Zinc and graphene oxide composites as new protective coatings for oil and gas pipes

• Autorzy: Asghar M. Sajid Ali , Amir Muhammad , Hussain Umer , Sabri Mohammed M.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2023.7.3

Warianty tytułu

PL

Kompozyty cynku i tlenku grafenu jako nowe powłoki ochronne rur do przesyłu nafty i gazu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A method was developed to obtain a durable coating consisting of zinc and graphene oxide (Zn-GO) in order to reduce the mechanical wear and tear rate of oil and gas pipelines made of steel. Graphene oxide was obtained from graphite by wet chemical oxidation (unmodified and modified Hummers’ method) using potassium permanganate and sulfuric acid. The process was carried out at various temperatures. The steel was covered with an ultrathin layer of Zn-GO using the electrophoretic deposition method. The GO particle size (< 90 nm) was confirmed by XRD and laser analysis. For GO particles obtained by the modified Hummers’ method, a significant correlation was observed in the scratch (R2 = 0.87) and the Vickers microhardness tests (R2 = 0.93), which indicates a lower wear rate of Zn-GO-coated steel.

PL

Opracowano metodę otrzymywania trwałej powłoki składającej się z cynku i tlenku grafenu (Zn-GO) w celu zmniejszenia zużycia mechanicznego rurociągów naftowo-gazowych wykonanych ze stali. Tlenek grafenu pozyskano z grafitu metodą mokrego utleniania chemicznego (niezmodyfikowana i zmodyfikowana metoda Hummersa) z użyciem nadmanganianu potasu i kwasu siarkowego. Proces prowadzono w różnej temperaturze. Stal powlekano ultra cienką warstwą Zn-GO techniką osadzania elektroforetycznego. Metodą XRD i analizą laserową potwierdzono wielkość cząstek GO (≤ 90 nm). Dla cząstek GO otrzymanych zmodyfikowaną metoda Hummersa zaobserwowano znaczącą korelację w teście zarysowania (R2 = 0.87) i mikrotwardości Vickersa (R2 = 0.93), co świadczy o mniejszym stopniu zużycia stali pokrytej powłoką Zn-GO.

Słowa kluczowe

EN

corrosion resistance; graphene oxide; Hummers method; nanocomposites; electrophoretic deposition

PL

odporność na korozję; tlenek grafenu; metoda Hummersa; nanokompozyty; osadzanie elektroforetyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 68, nr 7-8
• Strony: 378--385
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab. wykr.

Twórcy

autor

Asghar M. Sajid Ali

• Materials Engineering Department, NED University of Engineering and Technology, Karachi, Pakistan

• https://orcid.org/0000-0002-4551-1299

autor

Amir Muhammad

• Textile Engineering Department, NED University of Engineering and Technology, Karachi, Pakistan

• https://orcid.org/0000-0001-5513-053X

autor

Hussain Umer

• Materials Engineering Department, NED University of Engineering and Technology, Karachi, Pakistan

• https://orcid.org/0009-0004-8293-492X

autor

Sabri Mohammed M.

• Department of Physics, Faculty of Science and Health, Koya University, Koya KOY45, Kurdistan Region - F.R., Iraq

• https://orcid.org/0000-0001-9375-7202

Bibliografia

• [1] Azam A, Shafique M.: International Journal of Advanced Science and Technology 2017, 103, 47. https://doi.org/10.14257/ijast.2017.103.05
• [2] Ossai C.I.: International Scholarly Research Notices 2012, 2012, 1. https://doi.org/10.5402/2012/570143
• [3] Hernandez-Rodriguez M.A.L., Martinez-Delgado D., Gonzalez R. et al.: Wear 2007, 263(1–6), 567. https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.01.123
• [4] Ossai C.I., Boswell B., Davies I.J.: Engineering Failure Analysis 2015, 53, 36. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.03.004
• [5] Watts M.: “Curse of the black gold” powerHouse Books, Brooklyn 2010. p. 36.
• [6] Dai L., Wang D., Wang T. et al.: Journal of Petroleum Engineering 2017, 2017, Article ID 3174636. https://doi.org/10.1155/2017/3174636
• [7] Adegboye M.A., Fung W.-K., Karnik A.: Sensors 2019, 19(11), 2548. https://doi.org/10.3390/s19112548
• [8] Zhang X., Jing Q., Ao S. et al.: Small 2020, 16(15), 1902820. https://doi.org/10.1002/smll.201902820
• [9] Singh Raman R.K., Chakraborty Banerjee P., Lobo D.E. et al.: Carbon 2012, 50(11), 4040. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.04.048
• [10] Cui G., Bi Z., Zhang R. et al.: Chemical Engineering Journal 2019, 373(1), 104. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.034
• [11] Asim N., Badiei M., Samsudin N.A. et al.: Composites Part B: Engineering 2022, 245, 110188. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110188
• [12] Freise E.J.: Nature 1962, 193, 671. https://doi.org/10.1038/193671a0
• [13] Zhen Z. Zhu Z.: “Structure and Properties of Graphene” in “Graphene. Fabrication, Characterization, Properties and Applications” Academic Press, Elsevier 2017, p. 1.
• [14] Luo K., Liu B., Hu W. et al.: Nature 2022, 607, 486. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04863-2
• [15] Pajkossy T., Jurczakowski R.: Current Opinion in Electrochemistry 2017, 1(1), 53. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2017.01.006
• [16] Hares E., El-Shazly A.H., El-Kady M.F., Hammad AS.: Arabian Journal for Science Engineering 2019, 44, 5559. https://doi.org/10.1007/s13369-019-03872-0
• [17] Zhang X., Si Y., Mo J., Guo Z.: Chemical Engineering Journal 2017, 313, 1152. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.11.014
• [18] Bourell D., Kruth J.P., Leu M. et al.: CIRP Annals 2017, 66(2), 659. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.05.009
• [19] Rekha M.Y., Srivastava C.: Corrosion Science 2019, 152, 234. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.03.015
• [20] Zhu Y.X., Duan C.Y., Liu H.Y. et al.: Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, 50(11), 114001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa5bb0
• [21] Chiong S.J., Goh P.S., Ismail A.F.: Journal of Natural Gas Science Engineering 2017, 42, 190. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.02.042
• [22] Kuilla T., Bhadra S., Yao D. et al.: Progress in Polymer Science 2010, 35(11), 1350. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.07.005
• [23] Van der Biest O.O., Vandeperre L.J.: Annual Review of Materials Science 1999, 29(1), 327. https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.29.1.327
• [24] Besra L., Liu M.: Progress in Materials Science 2007, 52(1), 1. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2006.07.001
• [25] Prasai D., Tuberquia J.C., Harl R.R. et al.: ACS Nano 2012, 6(2), 1102. https://doi.org/10.1021/nn203507y
• [26] Bannov A.G., Manakhov A., Shibaev A.A. et al.: Thermochimica Acta 2018, 663, 165. https://doi.org/10.1016/j.tca.2018.03.017
• [27] Sun L.: Chinese Journal of Chemical Engineering 2019, 27(10), 2251. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2019.05.003
• [28] Yogesh G.K., Shuaib E.P., Roopmani P. et al.: Diamond and Related Materials 2020, 104, 107733. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.107733
• [29] Pareek A., Shanthi Sravan J., Venkata Mohan S.: Journal of Materials Science 2019, 54, 11604. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03718-y
• [30] Harris Z.D., Burns J.T.: Corrosion Science 2022, 201, 110267. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110267
• [31] Ambade S., Tembhurkar C., Patil A., Meshram D.B.: World Journal of Engineering 2022, 19(3), 368. https://doi.org/10.1108/wje-11-2020-0591
• [32] Jaworski S., Wierzbicki M., Sawosz E.et al.: Nanoscale Research Letters 2018, 13, 1. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2533-2
• [33] Shakiba S., Khabbazi N.S., Tabrizi A.T., Aghajani H.: Surface Engineering Applied Electrochemistry 2022, 58(2), 202. https://doi.org/10.3103/s1068375522020107
• [34] Enani J.: International Journal of Scientific Engineering Research 2016, 7(4), 1161. https://doi.org/10.47939/et.v1i1.27
• [35] Kwak K., Mine Y., Morito S. et al.: Materials Science Engineering: A 2022, 856, 144007. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144007
• [36] Amir M., Ahmed K., Hasany S.F., Butt R.A.: AATCC Journal of Research 2023, 0, 0. https://doi.org/10.1177/24723444231161742

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).