Среда, 22.11.2017, 14:37
Приветствую Вас Гость | RSS
Форма входа
Категории раздела
Реклама

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог статей


Главная » Статьи » Мои статьи

Ингибиторы коррозии в лакокрасочных материалах, предназначенных для нанесения на корродированную поверхность
Установлено, что влияние ингибиторов коррозии на свойства лакокрасочных материалов и их пленок зависит от типа и количества вводимого ингибитора, а также от типа связующего. Некоторые ингибиторы вызывают желатирование связующих водоразбавляемых красок и увеличивают вязкость связующих органорастворимых красок.
Ни один из ингибиторов не улучшил защитных свойств водоразбавляемых красок, нанесенных на корродированную подложку. Наиболее результативным оказалось влияние ингибитора на основании органических солей цинка, производных азотной кислоты (SCOA) в количестве 1,2 %, в случае его добавления в органорастворимую краску.
 В институте было разработано два вида краски разбавляемой растворителем – модифицированная алкидная и акриловая с улучшенными свойствами. Их характеристики оказались значительно лучше, чем у исследуемых серийно выпускаемых красок предназначенных для окраски корродированной поверхности.
Ингибиторы коррозии могут увеличить защитные свойства лакокрасочной пленки, нанесенной на корродированную поверхность подложки. Они замедляют коррозию, адсорбируя продукты коррозии на поверхности металла, образовывают полимерную пленку или осаждают продукты реакции ингибитора с ионами металла. Но существует опасность, что из-за своей большой химической активности, ингибиторы могут вступать в реакцию с составляющими краски. Продукты такой реакции могут различными способами влиять на физико-химические и защитные свойства лакокрасочных пленок, они, например, уменьшают адгезию, увеличивают время сушки, вызывают желатирование, а в крайних случаях даже имеют агрессивное воздействие на защищаемый металл.
Большинство органических ингибиторов коррозии содержат один или несколько отрицательно заряженных атомов (в виде функциональных групп) или имеют ненасыщенные связи. Функциональные группы замедляют анодные или катодные реакции, а неполярные группы, такие как алкидные или ароматические кольца, благодаря их гидрофобному характеру, затрудняют доступ коррозионных агентов к металлической поверхности.
Ингибиторами коррозии могут служить различного типа алифатические, ароматические и гетероциклические соединения, амины и их соли со слабыми органическими кислотами, имины и их соли, амиды, нитросоединения, соединения содержащие фосфор или серу.

Подбор сырья

Связующие
Исследовали четыре типа связующих:
органорастворяемые:
- алкидные модифицированные (Am),
- акриловые (Ak),
водные дисперсии:
- уретановая, модифицированная жирными кислотами (Uw),
- акрило-стироловая (Asw).  

Ингибиторы коррозии

Исследовали ингибиторы из различных групп органических соединений, которые способны замедлять коррозию.
Для органорастворимых и водоразбавляемых материалов:
- органические соли цинка, производные азотной кислоты (SCOA),
- янтарная кислота (KMBB).
Для водоразбавляемых лакокрасочных материалов:
- раствор комплексообразующих органических соединений, активных по отношению к корродированной поверхности (KZO),
- смесь модифицированных органических соединений с активными по отношению к подложке группами, содержащими азот, кислород и усилители адгезии (MZOK). 
 Органические соли цинка, содержащие азот (SCOA), замедляют анодную коррозию, увеличивая электрохимический потенциал металла подложки.
Янтарная кислота (2-меркаптобензотиазолило) (KMBB) проявляет на поверхности стали сильное сродство с пленкой окиси железа. Наблюдается адсорбция кислотных групп с одновременным взаимодействием частичек ингибитора со связующим, увеличивается смачиваемость подложки лакокрасочным материалом.
Ингибиторы коррозии KZO, MZO, MZOK пассивируют ржавчину и удаляют остатки влаги на подложке, благодаря образованию на поверхности гидрофобных комплексов. 

Рецептура

Исследуемые ингибиторы коррозии вводили в рецептуру антикоррозионных лакокрасочных материалов для грунтования, пигментированных фосфорным соединением цинка, в трех разных количествах (от 0,3 до 2,5% - в зависимости от типа ингибитора). Лакокрасочный материал без ингибитора коррозии обозначен “0”, а с добавлением ингибитора – “1”, “2” и “3”, в зависимости от его количества.
Используя ранее полученные результаты, наполнители, добавки и другие составляющие подбирали каждый раз отдельно, специально к данному типу связующего.
Акрило-стироловая дисперсия желатинирует при добавлении всех вышеупомянутых ингибиторов коррозии, а уретановая водная дисперсия желатинирует под воздействием ингибитора KMBB.
Поэтому для дальнейших исследований использовали органорастворимые лакокрасочные материалы с добавлением различного количества ингибиторов SCOA и KMBB, а также уретановую вододисперсную краску с ингибиторами KZO, MZO, MZOK.
Параллельно проводили исследования двух серийных лакокрасочных материалов известных производителей, предназначенных для окраски корродированной поверхности: акриловой и модифицированной алкидной краски. 

Программа исследований

Краску нанесли на пластинки, выдержанные в естественных условиях в течение 6 месяцев. Для более точных результатов и максимального уменьшения влияния разной степени коррозионного слоя подложки на свойства пленки, исследования проводили на 10 пластинках, для каждого типа исследуемого лакокрасочного материала.
Краску на пластинки наносили в два слоя – общая толщина сухой пленки составляла 90±10 микрон. 
Перед исследованием защитных свойств, покрытия выдержали в условиях лаборатории в течение 14 дней.
Для определения оптимальных вариантов рецептуры красок, а также определения влияния типа и количества ингибитора, были проведены исследования изменения вязкости красок во времени, а также их стойкость к постоянному воздействию 5% раствора NaCl при температуре 35°С (камера солевого тумана) и постоянному погружению в дистиллированную воду. После выдержки в камере солевого тумана и выдержки в дистиллированной воде (2 и 24 часа), определяли адгезию пленки.  

Результаты исследований и их оценка

Влияние ингибиторов коррозии на изменение вязкости лакокрасочных материалов во времени.
 
Рис. 1. Изменение вязкости исследуемых проб красок без/с добавкой ингибитора SCOA.
 На рис. 1 четко видно, что добавление ингибитора SCOA к модифицированной алкидной краске уменьшает исходную вязкость всех проб красок, причем наибольшая разница наблюдается в случае добавления ингибитора в количестве 1,5% от массы. Не обнаружено значительного влияния на вязкость акриловой краски.  
Рис. 2. Изменение вязкости исследуемых проб красок без и с добавкой ингибитора KMBB.
 Добавление ингибитора KMBB (рис.2) уменьшило вязкость модифицированной алкидной краски и увеличило вязкость акриловой краски (чем больше количество ингибитора – тем выше вязкость).
Ингибитор KMBВ в значительно большей степени увеличивает вязкость красок, чем ингибитор SCOA, что очень хорошо видно на примере акриловой краски. Этот ингибитор влияет как на исходную вязкость красок, так и на изменение вязкости во времени. Это говорит о большой химической активности ингибитора и его реакции со связующим.  

Влияние ингибиторов коррозии на защитные свойства покрытий 

Камера солевого тумана
На рис. 3-5 показано разницу между защитными свойствами различных рецептур органорастворимых и водоразбавляемых красок.
Коррозию и пузырение определяли в соответствии с ISO 4628 ч. 2 и 3. Была принята цифровая система оценки свойств покрытий: суммировались величина и количество пузырьков, а также степень коррозии подложки. Например: пузырение 2 (S2), коррозия Ri 3 - оценка 2+2+3=7. Чем меньше значение - тем лучше защитные свойства.  
Рис. 3. Влияние ингибитора SCOA на защитные свойства – 1000 часов выдержки в камере солевого тумана.
 На рис. 3 четко видно полезное влияние ингибитора SCOA на свойства модифицированной алкидной краски. После 1000 часов выдержки, разрушения покрытий практически одинаковы, небольшие изменения появляются только в покрытии, содержащем 1,2% ингибитора.
В случае акриловой краски установлено, что увеличение стойкости покрытия в камере солевого тумана наступает при содержании 1,2% (от массы) ингибитора SCOA. Более высокое содержание ингибитора вызывает снижение защитных свойств покрытия.
Все исследуемые покрытия сохранили хорошую адгезию к подложке после выдержки в камере солевого тумана.  
Рис. 4. Влияние ингибитора КМВВ на защитные свойства – 1000 часов выдержки в камере солевого тумана. 
На рис. 4 видно отрицательное влияние ингибитора KMBB на свойства покрытий как на основе модифицированной алкидной, так и акриловой красок. Этот ингибитор вызывает раннее образование пузырьков на поверхности покрытия и не замедляет в достаточной степени образование коррозии подложки.  
Рис. 5. Влияние ингибиторов на защитные свойства водоразбавляемой уретановой краски – 144 часов выдержки в камере солевого тумана (2,5% ингибитора).
  На рис. 5 видно, что ни один из ингибиторов коррозии, примененных в красках на основе уретановой дисперсии, не улучшает значительно защитных свойств покрытий, предназначенных для нанесения на корродированную поверхность. Небольшое улучшение защитных свойств наблюдается в случае применения ингибитора KZO.
  Используя результаты исследований, проведенных в камере солевого тумана, можно сделать вывод, что краски на органических растворителях показали значительно большее увеличение защитных свойств при нанесении на корродированную поверхность, чем водоразбавляемые краски.
Среди органорастворимых красок самые лучшие результаты показали модифицированная алкидная и акриловая краски с ингибитором коррозии SCOA, чем в случае ингибитора KMBB. Ингибитор KMBB несколько снижает защитные свойства красок. Стойкость покрытий с ингибитором KMBB хуже, чем у покрытий без какого-либо ингибитора коррозии.
 Защитные свойства разработанных красок при испытании, в камере солевого тумана, значительно лучше, чем у серийно выпускаемых красок для окраски ржавой поверхности. Покрытия на базе этих красок быстрее пузырятся и теряют адгезию к подложке.  

Погружение в воду
Покрытия на базе водоразбавляемых красок покрылись пузырьками в течение очень короткого времени в сравнении с покрытиями на базе красок растворяемых растворителями. Некоторые водоразбавляемые краски покрылись пузырьками уже по истечении 24 часов. В покрытиях на базе модифицированной алкидной краски не обнаружено пузырьков по истечении 1000 часов погружения в воду, а у покрытий на базе акриловой краски - до 650 часов (в случае применения ингибитора SCOA, независимо от введенного количества). Несколько хуже стойкость покрытий с применением ингибитора КМВВ. Не замечено влияния количества введенного ингибитора на подверженность образованию пузырьков в покрытиях погруженных в воду.
Несколько меньшую стойкость в условиях постоянного погружения в воду показали покрытия на базе акриловых красок, независимо от того, содержат ли они ингибитор коррозии или нет.
Все разработанные краски обладают очень хорошей адгезией после 1000 часов выдержки в воде.
Разработанные краски обладают значительно лучшей стойкостью при погружении в воду, по сравнению с серийными красками, которые за более короткое время подвергаются пузырению и снижается их адгезия к подложке.  

Выводы
- Влияние исследуемых ингибиторов на свойства лакокрасочных материалов и покрытий зависит от типа и количества ингибитора, а также типа связующего.
- Все ингибиторы приводят к желатинированию акрило-стироловой дисперсии, а под влиянием КМВВ желатинирует уретановая дисперсия, модифицированная жирными кислотами.
- Ингибитор КМВВ приводит к увеличению вязкости со временем в большей степени, чем SCOA.
- Разработанные на базе растворителей краски обладают лучшими защитными свойствами на корродированной подложке, чем водоразбавляемые краски, независимо от того, содержат ли они ингибитор коррозии или нет.
- Модифицированная алкидная и акриловая краски наиболее хорошими свойствами обладают при добавлении к ним 1,2% от массы ингибитора SCOA.
- Разработанные краски показали лучшие защитные свойства, чем исследуемые серийные краски (для сравнения), предназначенные для окраски корродированной подложки.
- Разработанная акриловая краска обладает меньшими защитными свойствами при окраске корродированной поверхности, чем модифицированная алкидная краска, однако учитывая более короткое время сушки и лучшие свойства, чем у серийных красок, она также пригодна для окраски недостаточно очищенной от продуктов коррозии поверхности.                        
Категория: Мои статьи | Добавил: farba (29.02.2008)
Просмотров: 2833 | Рейтинг: 0.0/0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]