Published March 27, 2023 | Version v1
Publication Open

Anticorrosion performance assessment of silane-modified chitosan/epoxy primer coatings on mild steel in saline environment using computational simulation techniques

Creators

  • 1. Federal University of Technology Owerri

Description

The anticorrosion performance of silane-modified chitosan/epoxy primer coatings was evaluated using quantum chemical computations (QCC) and molecular dynamics simulation (MDS) techniques. The objective was to appraise the molecular/atomistic level performance of silane-modified chitosan/epoxy primer coating system on mild steel in saline water to be able to design robust anticorrosion epoxy nanocomposite primer coating for marine application. The QCC showed that quantum parameters for (3-aminopropyl) trimethoxy silane-modified chitosan nanocluster (AMCN) are optimum and therefore correspond to high corrosion protective capability. The adsorption energies (Eads) for AMCN/epoxy, tetraethoxysilane-modified chitosan/epoxy, chitosan-modified epoxy, and unmodified epoxy coatings were found to be - 3094.65, - 2,630.00, - 2,305.77, and - 1,189.33 kcal/mol, respectively. The high negative value of Eads indicates the coating molecules interacted and adsorbed strongly on the mild steel surface. Hence, AMCN/epoxy coating is potentially most corrosion-resistant than the others. Further, it is established that shorter bond length corresponds to higher bond strength and therefore indicates chemical interaction. Thus, the radial distribution function showed the bond lengths between atoms of the AMCN and mild steel surfaces were shorter than those of other molecules. Overall, AMCN/epoxy coating molecules possess good anticorrosion properties and therefore would perform well if deployed for service in saline environments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تقييم الأداء المضاد للتآكل للطلاءات التمهيدية من الكيتوزان/الإيبوكسي المعدلة بالسيلان باستخدام الحسابات الكيميائية الكمومية (QCC) وتقنيات محاكاة الديناميكيات الجزيئية (MDS). كان الهدف هو تقييم أداء المستوى الجزيئي/الذري لنظام الطلاء التمهيدي بالشيتوزان/الإيبوكسي المعدل بالسيلان على الفولاذ الطري في المياه المالحة لتكون قادرة على تصميم طلاء تمهيدي قوي مضاد للتآكل من الإيبوكسي النانوي للاستخدام البحري. أظهر مركز مراقبة الجودة أن المعلمات الكمية لـ (3 -أمينو بروبيل) ثلاثي ميثوكسي السيلان المعدل النانوي الشيتوزان (AMCN) هي الأمثل، وبالتالي تتوافق مع القدرة الوقائية العالية للتآكل. تم العثور على طاقات الامتزاز (EADS) لـ AMCN/الإيبوكسي، الشيتوزان/الإيبوكسي المعدل رباعي إيثوكسي سيلان، الإيبوكسي المعدل بالكيتوزان، وطلاءات الإيبوكسي غير المعدلة - 3094.65، - 2،630.00، - 2،305.77، و - 1،189.33 سعرة حرارية/مول، على التوالي. تشير القيمة السلبية العالية لـ EADS إلى تفاعل جزيئات الطلاء وامتزازها بقوة على سطح الفولاذ الطري. وبالتالي، فإن طلاء AMCN/الإيبوكسي يحتمل أن يكون أكثر مقاومة للتآكل من الآخرين. علاوة على ذلك، ثبت أن طول الرابطة الأقصر يتوافق مع قوة الرابطة الأعلى وبالتالي يشير إلى التفاعل الكيميائي. وهكذا، أظهرت وظيفة التوزيع الشعاعي أن أطوال الرابطة بين ذرات AMCN والأسطح الفولاذية الخفيفة كانت أقصر من تلك الخاصة بالجزيئات الأخرى. بشكل عام، تمتلك جزيئات طلاء AMCN/الإيبوكسي خصائص جيدة مضادة للتآكل، وبالتالي سيكون أداؤها جيدًا إذا تم نشرها للخدمة في البيئات المالحة.

Translated Description (French)

La performance anticorrosion des revêtements d'apprêt chitosane/époxy modifiés par silane a été évaluée à l'aide de techniques de calcul chimique quantique (QCC) et de simulation de dynamique moléculaire (Mds). L'objectif était d'évaluer les performances au niveau moléculaire/atomique du système de revêtement primaire de chitosane/époxy modifié par silane sur de l'acier doux dans de l'eau saline afin de pouvoir concevoir un revêtement primaire nanocomposite époxy anti-corrosion robuste pour une application marine. Le QCC a montré que les paramètres quantiques du nanocluster de chitosane modifié par le (3-aminopropyl) triméthoxy silane (AMCN) sont optimaux et correspondent donc à une capacité élevée de protection contre la corrosion. Les énergies d'adsorption (Eads) pour les revêtements AMCN/époxy, chitosane/époxy modifié par tétraéthoxysilane, époxy modifié par chitosane et époxy non modifié se sont avérées être de - 3094,65, - 2 630,00, - 2 305,77 et - 1 189,33 kcal/mol, respectivement. La valeur négative élevée de Eads indique que les molécules de revêtement interagissent et s'adsorbent fortement sur la surface en acier doux. Par conséquent, le revêtement AMCN/époxy est potentiellement plus résistant à la corrosion que les autres. En outre, il est établi qu'une longueur de liaison plus courte correspond à une force de liaison plus élevée et indique donc une interaction chimique. Ainsi, la fonction de distribution radiale a montré que les longueurs de liaison entre les atomes de l'AMCN et les surfaces en acier doux étaient plus courtes que celles des autres molécules. Dans l'ensemble, les molécules de revêtement AMCN/époxy possèdent de bonnes propriétés anticorrosion et fonctionneraient donc bien si elles étaient déployées pour le service dans des environnements salins.

Translated Description (Spanish)

El rendimiento anticorrosivo de los recubrimientos de imprimación de quitosano/epoxi modificados con silano se evaluó utilizando técnicas de cómputo químico cuántico (QCC) y simulación de dinámica molecular (MDS). El objetivo era evaluar el rendimiento a nivel molecular/atomístico del sistema de recubrimiento de imprimación de quitosano/epoxi modificado con silano en acero dulce en agua salina para poder diseñar un recubrimiento de imprimación de nanocompuesto epoxi anticorrosivo robusto para aplicaciones marinas. El QCC mostró que los parámetros cuánticos para el nanocluster de quitosano modificado con (3-aminopropil) trimetoxi silano (AMCN) son óptimos y, por lo tanto, corresponden a una alta capacidad de protección contra la corrosión. Las energías de adsorción (Eads) para los recubrimientos de AMCN/epoxi, quitosano/epoxi modificado con tetraetoxisilano, epoxi modificado con quitosano y epoxi no modificado fueron de - 3094.65, - 2,630.00, - 2,305.77 y - 1,189.33 kcal/mol, respectivamente. El alto valor negativo de Eads indica que las moléculas de recubrimiento interactuaron y se adsorbieron fuertemente en la superficie del acero dulce. Por lo tanto, el recubrimiento AMCN/epoxi es potencialmente más resistente a la corrosión que los demás. Además, se establece que una longitud de enlace más corta corresponde a una mayor fuerza de enlace y, por lo tanto, indica una interacción química. Por lo tanto, la función de distribución radial mostró que las longitudes de enlace entre los átomos del AMCN y las superficies de acero dulce eran más cortas que las de otras moléculas. En general, las moléculas de recubrimiento AMCN/epoxi poseen buenas propiedades anticorrosivas y, por lo tanto, funcionarían bien si se implementaran para el servicio en entornos salinos.

Files

latest.pdf.pdf

Files (511.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5f788469248e2322242513a9fb44ab08
511.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم أداء مقاومة التآكل لطلاءات الكيتوزان/الإيبوكسي الأولية المعدلة بالسيلان على الفولاذ الطري في البيئة المالحة باستخدام تقنيات المحاكاة الحسابية
Translated title (French)
Évaluation des performances anticorrosion des revêtements de primaire de chitosane/époxy modifié par silane sur l'acier doux en milieu salin à l'aide de techniques de simulation computationnelle
Translated title (Spanish)
Evaluación del rendimiento anticorrosión de recubrimientos de imprimación de quitosano/epoxi modificados con silano en acero dulce en ambiente salino utilizando técnicas de simulación computacional

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4361010564
DOI
10.1007/s00894-023-05517-4

Is supplement to
https://openalex.org/W2371966080 (Other)
https://openalex.org/W2120330316 (Other)
https://openalex.org/W3109122827 (Other)
https://openalex.org/W1915386939 (Other)
https://openalex.org/W3017630690 (Other)
https://openalex.org/W1988749793 (Other)
https://openalex.org/W2993035399 (Other)
https://openalex.org/W1521799317 (Other)
https://openalex.org/W2966103653 (Other)
https://openalex.org/W1990463687 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W2013981336
  • https://openalex.org/W2067998706
  • https://openalex.org/W2092045220
  • https://openalex.org/W2128986795
  • https://openalex.org/W2595314150
  • https://openalex.org/W2763696280
  • https://openalex.org/W2799530014
  • https://openalex.org/W2807944548
  • https://openalex.org/W2927665430
  • https://openalex.org/W2944844647
  • https://openalex.org/W2956768189
  • https://openalex.org/W2968966547
  • https://openalex.org/W2970979403
  • https://openalex.org/W3002425298
  • https://openalex.org/W3006704186
  • https://openalex.org/W3030678948
  • https://openalex.org/W3035579751
  • https://openalex.org/W3088550741
  • https://openalex.org/W3110295141
  • https://openalex.org/W3113610239
  • https://openalex.org/W3141775359
  • https://openalex.org/W3157222413
  • https://openalex.org/W3158728402
  • https://openalex.org/W3173427208
  • https://openalex.org/W3181785084
  • https://openalex.org/W4220758620