친환경적인 방식제의 철근 부식방지 효과에 관한 연구 = (A)study on the effect of rebar steels corrosion protection by environmental friendly anticorrosive

국문 초록 (Abstract)

금속의 부식은 표면에 접하는 물, 공기 및 염화이온 등의 물질과 반응하여 산화물이나 수화물의 형태로 변하여 소모되며 자연적 현상이다. 부식은 완벽하게 막을 수는 없으나 재료와 코팅방법 및 환경의 변화선택에 의하여 조절하거나 최소화 할 수 있다. 녹이나 부식은 금속원자가 산소와 결합하여 산화물을 형성할 때 발생하며 산화물은 금속의 구조를 약화시킨다.
부식은 어떤 환경에서나 필연적으로 발생하여 많은 경제적 손실을 초래하며 특히, 강구조물의 방식은 경제적으로 산업에서 매우 중요한 역할을 한다. 철근부식을 억제하기 위하여 배합시 방식제를 사용하는 방안이 일반적으로 많이 사용되고 있으나. 국내에서는 아직까지 대체 방식제의 방식효과에 대한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다. 선진국에서 환경문제가 긴급한 문제로 대두되면서 현재 널리 이용되는 중금속이 존재하는 방식제를 대체할 대체 방식제의 개발이 절실하다. 특히, 강구조물의 방식은 국가산업에서 경제적으로 중요한 이슈를 제공하고 있다.
그러므로 본 연구에서는 친환경적인 방식제로서 전도성고분자인 폴리아닐린을 제조하고 그 특성에 대하여 연구하였다.
아닐린과 산화제를 이용하여 다양한 폴리아닐린을 합성하였고 이를 확인 분석하였으며 상용의 다양한 수지를 이용하여 방식제를 제조하고 염수분무 실험을 통하여 제조한 친환경적인 방식제의 방식 효과를 분석하였다.
결과적으로, 폴리아닐린을 방식재료로 사용한 방식도료는 상용화 방식도료가 하도도장만으로 효과를 보여 주는 것과는 달리 상도도장의 시너지 효과가 매우 크다는 것을 알 수 있었으며 서로 상호작용을 하여 도막 외부 환경으로부터 우수한 방식기능을 보여주었다. 연구한 방식재료는 중금속 산화물과는 달리 피착체인 철과의 경계면에서 철을 산화시켜 산화층의 부동태막을 형성하며 자신은 외부 환경의 부식인자에 의하여 전위 층을 형성하는 것으로 나타났다. 전도성 고분자인 폴리아닐린의 형태 즉, Emeraldin Salt(ES)와 Emeraldin Base(EB)의 방식 능력의 차이는 수지종류 및 조건에 따라 우수성이 달라질 수 있으므로 각각의 수지선택이 방식 능을 결정할 수 있는 요인으로 나타남을 알 수 있었다. 전도성 고분자인 폴리아닐린의 Emeraldin Base(EB)를 우레탄과 사용하였을 때 부착성, 내약품성 및 내수성이 매우 우수하였다.

Corrosion is chemically induced damage to a material that results in deterioration of the material and its properties. Corrosion is a normal, natural process. Corrosion can seldom be totally prevented, but it can be minimized or controlled by proper choice of material, design, coatings, and occasionally by changing the environment. Various types of metallic and nonmetallic coatings are regularly used to protect metal parts from corrosion. Under the environment, the reinforced steel structure is deteriorated due to physical and chemical attacks. The main deterioration mechanism is the corrosion of reinforcing steel. The corrosion inhibitors have been used to protect the rebars from corrosion which are susceptible to various condition in steel structure. However, there is not clear conclusion about corrosion inhibitors yet.
It has become very urgent situation to develop an anti-corrosion agent as an alternative of anti-corrosion coating that contains heavy metal and is being used in the present time. In particular, anti-corrosion agent for reinforced steel structure is serving a very important issue economically in industries of the country.
Therefore, this study conduct researches in anti-corrosion agent for reinforced steel structure with environmental friendly anticorrosive, polyaniline(PANI) which is the conducting polymer and investigate characteristics of coated conducting polymer
The soluble base form of acid labile group substituted polyaniline, PANI-A, can be synthesized from polyaniline emeraldine base(PANI-EB). PANI-A exhibited better solubility than PANI-EB. It can be converted to the insoluble and electrically conductive salt form upon doping with acids.
Polyaniline has been synthesized chemically and cast from resin solution over steel samples. The effects of matrix, solvent system, and reaction time on the thermal, electrical, and morphological properties of the composites were examined. Accelerated deterioration tests were carried out to evaluate the anticorrosive properties of alkyd, urethane, and epoxy resin varnish coatings. We have studied polyaniline blend coatings on mild steel in 20wt% NaCl aqueous solutions with salt spray testing methods. A series of salt spray testing measurements, including corrosion potential and corrosion current has been made on polyaniline-coated steel samples in various method.
Results showed that polyaniline can offer some degrees of protection in the corrosive environments. Protective properties of the conducting polymer were compared with a conventional polymer such as polyurethane.
Comparative experiments revealed that emeraldine base form of polyaniline has better protective properties. The corrosion resistance of polyurethane blend coated steel was better than that of various blend coated steel.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 이론적 고찰 11
• 2-1. 부식 및 방식 11
• 2.1.1. 부식 원인 11
• 2.1.2. 부식 기구 13
• 2.1.3. 부식 현상 16
• 2.1.4. 방식 방법 17
• 2.1.5. 방식도장 특성 22
• 2-2. 전도성 고분자 25
• 2.2.1. 전도성 고분자 특성 25
• 2.2.2. 전도성고분자의 배경 및 연구동향 30
• 2.2.3. 폴리아닐린의 특성 35
• 2.2.4. 폴리아닐린의 방식 메커니즘 39
• 제 3 장 실 험 42
• 3-1. 폴리아닐린(Polyaniline)의 합성 42
• 3.1.1. Emeraldine Salt(ES) 제조 42
• 3.1.2. Emeraldine Base(EB) 제조 44
• 3.1.3. 폴리아닐린 paste 제조 44
• 3-2. 구조 분석 방법 47
• 3.2.1. FT-IR 스펙트럼 분석 47
• 3.2.2. UV/Vis. 스펙트럼 47
• 3.2.3. 열분석(TGA) 47
• 3-3. 방식제의 제조 49
• 3-4. 방식제의 물성시험 50
• 3.4.1. 시편 제작 50
• 3.4.2. 접착성 시험 50
• 3.4.3. 내산성 및 내알카리성 시험 50
• 3.4.4. 염수분무 폭로시험 51
• 제 4 장 결과 및 고찰 52
• 4-1. 구조 분석 결과 52
• 4-2. 폴리아닐린의 수율 60
• 4.2.1. 몰비가 수율에 미치는 영향 60
• 4.2.2. 반응온도의 영향 61
• 4.2.3. 산화제의 첨가에 의한 수율 62
• 4-3 방식제의 특성 64
• 4-4. 수지 조건에 따른 방식효과 69
• 4-5. 유기 도판트에 따른 방식효과 85
• 4-6. 함량 변화에 따른 방식제의 특성 89
• 4-7. 방식 특성 평가 96
• 제 5 장 결 론 98
• 참고 문헌 99
• Abstract 111