Exploring the efficacy of polymer nanocomposites for corrosion prevention synthesis, characterization and assessment. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Final version of PhD Thesis Ayoub Awaji 03102026.pdf Restricted to Repository staff only until 10 March 2027. Download (4MB)

Arabic Abstract

تتناول هذه الدراسة كفاءة تثبيط التآكل للمثبطات المح ّضرة والمبنية على البوليمرات الثالثية على معدن 60X تحت ظروف حرارية تتراوح بين 25 درجة مئوية الى 80 درجة مئوية. تم توصيف البوليمرات الثالثية بشكل شامل باستخدام تقنيتي الرنين المغناطيسي النووي (NMR( والتحليل الطيفي لألشعة تحت الحمراء (FTIR (للتحقق من انتاج البوليمر ونقاوته. تم تقييم أداء مقاومة التآكل بشكل منهجي من خالل قياسات فقدان الوزن والتقنيات الكهروكيميائية عبر نطاق واسع من درجات الحرارة )298 الى و353كلفن(. كما تم استخدام طرق متقدمة لتوصيف السطح، بما في ذلك قياس المظهر ثالثي األبعاد (D3 (والتحليل الطيفيFTIR ، لدراسة شكل السطح وتكوين الطبقة الواقية. أظهرت البوليمرات الثالثية المح ّضرة كفاءة تثبيط ملحوظة تتراوح بين 80–%90 عند تركيز 1000 جزء في المليون عبر جميع درجات الحرارة المختبرة، مع الحفاظ على كفاءة تزيد عن %80 حتى عند 353 كلفن، مما يشير إلى ثبات حراري قوي. عالوة على ذلك، تم تحضير مركب نانوي من أكسيد الجرافين وأظهر حماية فائقة ضد التآكل مقارنة بالبوليمرات الثالثية، مما يبرز فوائد المواد النانوية في تعزيز أداء المثبطات. كما تم دراسة تأثير إضافة %0.05 من يوديد البوتاسيوم (KI (كُمعزز، مما أدى إلى تحسين كبير في كفاءة التثبيط، حيث وصلت إلى %89.82 عند 333 كلفن في القياسات الكهروكيميائية. يوضح هذا التحسين الدور التآزري لـ KI في تعزيز الطبقة الواقية وزيادة تغطية السطح على المعدن. كما أكدت التحليالت الكهروكيميائية أن المثبطات المح ّضرة تعمل كمثبطات مختلطة النوع، مما يوفر حماية من االكسده او االختزال في آن واحد. إن األداء المتميز للتثبيط، الناتج عن الطبيعة متعددة الوظائف للبوليمر الثالثي ومركبه النانوي، يبرز إمكاناته كمثبط للتطبيقات الصناعية

English Abstract

This research explores the corrosion inhibition efficiency of synthesized terpolymer-based inhibitors on X60 carbon steel under simulated acidizing conditions. The terpolymers were thoroughly characterized using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to confirm their structural integrity. Corrosion performance was systematically assessed through weight loss measurements and electrochemical techniques across a wide temperature range (298 K, 313 K, 333 K, and 353 K). Advanced surface characterization methods, including three-dimensional (3D) profilometry and FTIR analysis, were employed to evaluate surface morphology and film formation. The synthesized terpolymers demonstrated remarkable inhibition efficiencies of 80–90% at a concentration of 1000 ppm across all tested temperatures, maintaining over 80% efficiency even at 353 K, indicating strong thermal stability. Furthermore, a graphene oxide-based nanocomposite was synthesized and exhibited superior corrosion protection compared to the terpolymers, underscoring the benefits of nanostructured materials in enhancing inhibitor performance. The effect of adding 0.05% potassium iodide (KI) as an intensifier was also investigated, resulting in a significant improvement in inhibition efficiency, reaching 89.82% at 333 K in electrochemical measurements. This enhancement highlights the synergistic role of KI in reinforcing the protective film and increasing surface coverage on the steel substrate. Electrochemical analyses confirmed that the synthesized inhibitors act as mixed-type inhibitors, providing both anodic and cathodic protection. The outstanding inhibition performance, attributed to the multifunctional nature of the terpolymer and its nanocomposite derivative, demonstrates their potential as cost-effective, thermally stable, and environmentally benign corrosion inhibitors for industrial applications.