KFUPM ePrints

Electropolymerization of pyrrole on mild steel for corrosion protection

Ba-Shammakh, Mohammed S. (2002) Electropolymerization of pyrrole on mild steel for corrosion protection. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
2504Kb

Arabic Abstract

البولي بايرول يتم تصنيعه إما بواسطة الطريقة الكيميائية أو الطريقة الكهروكيميائية (البلمرة الكهربائية) التي تعطي بالعادة موصلية للتيار أكثر من ذلك المصنع بالطريقة الكيميائية . البلمرة الكهربائية للبايرول على المعادن القابلة للأكسدة مثل الحديد هي عملية صعبة لأن المعدن يمر بإنحلال شديد قبل الوصول إلى جهد التأكسد اللازم للبايرول ليتكون على سطح الحديد . بعض الطرق الكهروكيميائية عرضت لبلمرة البايرول على الحديد في الوقت الحالي . تلك الطرق قيمت في هذه الرسالة لاختيار الطريقة الأفضل في ضوء حماية الحديد من الصدأ . دراسة تقييمية تمت على الطريقة المختارة لدراسة أثر العناصر المؤثرة على عملية البلمرة وهي : كثافة التيار ، ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة . هناك طريقة من ضمن الطرق المقيمة تستخدم حامض الأوكساليك كمحلول كهربائي التي أعطت ترسب للبولي بايرول شديد الالتصاق على الحديد . الدراسة التقييمية لهذه الطريقة أوضحت أن زيادة كثافة التيار يؤدي إلى ترسب أفضل لكن مع خشونة للسطح . الوقت اللازم للتمهيد للترسيب (وقت التمهيد) يقل بزيادة كثافة التيار في حين أن جهد البلمرة يزيد بزيادة كثافة التيار . وقت التمهيد يزيد بزيادة درجة الحموضة إلى 7.0 في حين أنه الأقل في درجة الحموضة 8.5 جهد البلمرة الكهربائية للمحلول المتعادل أو القلوي في العادة هو ذو قيمة أكبر بكثير من ذلك في المحلول الحمضي . درجة الحرارة لها تأثير إيجابي على عملية الترسيب في الوسط القلوي . وقت التمهيد لا يتأثر بدرجة الحرارة إلا في الوسط المتعادل الذي يزيد فيه وقت التمهيد بزيادة درجة الحرارة . لوحظ تذبذب على شكل موجات في الجهد الكهربائي عند درجة الحرارة أكثر من 25 ْم في الوسط الحمضي . حدوث وشكل الذبذبة يعتمد على كثافة التيار ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة . هذه الظاهرة يمكن أن تشرح في ضوء أن هناك تفاعلين يتنافسان فيما بينهما وهما كما يبدو : التفاعل المؤدي للصدأ أو تآكل المعدن والتفاعل المؤدي لعملية الترسيب . التفاعل المؤدي للصدأ يطغى في حالة درجة الحرارة العالية للوسط الحمضي والمتعادل في حين أن التفاعل المؤدي لعملية الترسيب يطغى إذا زادت درجة الحرارة للوسط القاعدي .

English Abstract

Polypyrrole (Ppy) can be synthesized by either chemical or electrochemical methods. Electrochemical methods (electropolymerization) usually give higher Ppy conductivity than the chemical methods. However, the electropolymerization of pyrrole on oxidizable metals such as mild steel is difficult because the metallic electrode undergoes strong dissolution before oxidation potential of the monomer (pyrrole) is reached. Recently, a few electrochemical methods have been proposed to polymerize pyrrole on various steel substrate successfully. In this work, these methods are evaluated to select the best one, from the corrosion protection point of view. Subsequently, a parametric study was undertaken on the selected method to study the effect of electropolymerization parameters namely; applied current density, electrolyte PH and temperature. Among the tested methods, a method that uses oxalic acid as electrolyte showed the most adherent deposition of polypyrrole on mild steel. The parametric study on this method shows that increasing the current density can enhance the deposition but the surface becomes rough. The time needed for passivating the steel surface (induction time) decreases with increased applied current density while the electropolymerization potential increases with current density. The induction time increases as the PH increases up to 7.0 while it is minimum at PH 8.5. The electropolymerization potential for the neutral or alkaline solution is much higher than that for acidic solution. The temperature has negative effects on the deposition in both acidic and neutral medium. On the other hand, it has positive effects on the deposition for the alkaline solution. The induction time does not change much as the temperature elevates except at neutral solution in which the induction time is increasing with temperature. Oscillation in potential were observed at temperature higher than 25⁰C in acidic media. Occurance and nature of the oscillation depend on current density, pH and temperature. This phenomenon is explained by two reactions cometing each other, namely, corrosion reaction and the oxidation reaction for formation of polypyrrole. Apparently, corrosion reaction dominates at high temperature for acidic and neutral solution while the depositioin reaction is favored as the temperature increases for alkaline solution.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:April 2002
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Ba-Shammakh, Mohammed S.
Committee Advisor:Isab, A. A.
Committee Members:Kahraman, Ramazan and Abulhamayel, Mohammed
ID Code:9792
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:49
Last Modified:25 Apr 2011 09:20

Repository Staff Only: item control page