Biopolymer and its nanoparticles for surface coating enhancement of epoxy primer on zinc: electrochemical and surface studies

ABSTRACT

The purpose of the current work is to develop an eco-friendly formulation which can be successfully utilised to mitigate zinc corrosion in marine environments. Biopolymer amylopectin and its nanoparticles were used to improve the coating characteristics of epoxy primer on zinc. Amylopectin nanoparticles (AMP-Np) were prepared by the microwave-assisted nanoprecipitation method and characterised using XRD, ATR-FTIR, and TEM studies. Inhibition studies were performed to achieve the optimum inhibitor concentration required for corrosion inhibition of zinc in 3.5% NaCl. Detailed surface morphology was studied using scanning electron microscopy and atomic force microscopic techniques. The overall efficiency of the coating after incorporating AMP (0.02 gL⁻¹) was found to be 99.5%. With the addition of AMP-Np (0.005 gL⁻¹), 99.9% coating efficiency was attained by reducing the concentration to 1/4th of AMP. The epoxy-coated metal coupons, along with micro and nano AMP, were dipped in 3.5% NaCl for 15 days to mitigate corrosion of zinc.

Le but des travaux en cours est de développer une formulation écologique qui peut être utilisée avec succès pour réduire la corrosion du zinc dans les environnements marins. L’amylopectine biopolymère et ses nanoparticules ont été utilisées pour améliorer les caractéristiques de revêtement de l’apprêt époxydique sur le zinc. On a préparé des nanoparticules d’amylopectine (AMP-Np) par la méthode de nanoprécipitation assistée par micro-ondes et caractérisé à l’aide d’études XRD, ATR-FTIR et TEM. On a effectué des études d’inhibition afin d’obtenir la concentration optimale d’inhibiteur requise pour l’inhibition de la corrosion du zinc dans du NaCl à 3.5%. On a étudié la morphologie détaillée de la surface à l’aide de techniques de microscopie électronique à balayage et de microscopie à force atomique. L’efficacité globale du revêtement après incorporation d’AMP (0.02 gL^-1) était de 99.5%. Avec l’ajout d’AMP-Np (0.005 gL^-1), on a obtenu une efficacité de revêtement de 99.9% en réduisant la concentration à ¼ d’AMP. Les coupons métalliques revêtus d’époxyde, ainsi que l’AMP micro et nano, ont été trempés dans du NaCl à 3.5% pendant 15 jours pour réduire la corrosion du zinc.

KEYWORDS:

• Amylopectin
• nanoparticles
• biopolymer
• 3.5% NaCl
• epoxy coating
• protection coating
• electrochemcial studies
• surface morphology

Acknowledgements

Ms. Mikitha Pais is grateful to MAHE for the fellowship. Ms. Mikitha thanks the departments of Chemistry MIT MAHE, Manipal, Department of atomic and molecular physics MAHE Manipal and CIF MAHE Manipal for providing required facilities

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by Manipal University [grant number MAHE/DREG/Ph.D./IMF/2019].