CC BY
55
УДК 620.193+667.6
АКРИЛОВЫЙ АНТИКОРРОЗИОННЫЙ МАТЕРИАЛ «3 В 1» НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
ACRYLIC ANTICORROSIVE MATERIAL "3 IN 1" ON THE BASIS OF ORGANIC SOLVENTS
Абросимова Лилия Федоровна,
аспирант, e-mail: [email protected] Abrosimova Liliya F., postgraduate student Шакирова Ольга Григорьевна,
кандидат хим. наук, доцент, зав. кафедрой «Технологии переработки нефти и полимеров», e-mail: Shakiro-
Shakirova Olga G., С. Sc., Associate Professor, Head of Department
ФГБОУ ВО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» Россия, 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр-кт Ленина, 27
Komsomolsk-on-Amur State Technical University, 27, Lenin ave, Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russia
Аннотация. Лакокрасочные материалы «3 в 1» защищают поверхность от коррозии, дают возможность нанесения на поверхности с очагами коррозии, защищают от развития «подпленочной» коррозии. Разработана новая рецептура акрилового антикоррозионного материала «3 в 1» на основе органических растворителей, отработаны режимы смешения компонентов. Исследованы технологические, потребительские и эксплуатационные свойства полученных образцов ЛКМ и ЛКП. Разработанный материал является морозостойким, что позволяет применять его при температуре до -30 °С и обладает коротким временем сушки - не более 1 часа при температуре +20 °С.
Abstract. Anticorrosion coatings "3 in Г' protect the surface from corrosion, enable application to the surface with areas of corrosion, protect from the development of "undercoating" corrosion. The new composition of the acrylic anticorrosive paint "3 in 1" on the basis of organic solvents have been developed, the modes of components mixing have been developed. The technology, consumer properties and performance of the paint and the coat have been studied. The developed material is frost-resistant, it can be used at temperatures down to -30 °C, it has a short drying time - less than 1 hour at a temperature of 20 °C.
Ключевые слова: лакокрасочный материал, акриловый антикоррозионный материал, органические растворители.
Keywords: painting material, acrylic anticorrosive material, organic solvents.
Актуальность работы
На сегодняшний день металлы и их сплавы являются наиболее применяемыми конструкционными материалами [1, 2]. Данные материалы обладают рядом уникальных свойств: тепло- и электропроводность, высокие прочностные свойства и износоустойчивость, пластичность. Они легко обрабатываются различными методами (литье, термическая обработка, обработка давлением, сварка, электрическая обработка и др.), благодаря чему из металлов можно получать крупногабаритные изделия и разнообразные конструкции [3].
Важнейшей проблемой применения металлов и металлических сплавов является их коррозия, так как практически все металлы подвержены коррозионному разрушению [4-6]. Коррозия - это разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой, при котором металл переходит в
окисленное состояние и теряет присущие ему свойства [7, 8]. Коррозия является самопроизвольным процессом, приносящим убытки в размере 3-5 % совокупного национального продукта для стран с развитой экономикой. Согласно статистике, коррозией разрушается от 20 до 30 % выпускаемого металла в год во всем мире [1, 2, 4, 7].
Коррозия связана не только с большими экономическими потерями. Коррозионные повреждения служат причиной крупномасштабных загрязнений окружающей среды, возникающих из-за поражения коррозией технологического оборудования и производственных цепочек в целом. Такие поломки оборудования часто представляют собой небольшие экологические катастрофы [1, 2, 7, 9]. Таким образом, защита металла от коррозии требует серьезного внимания и своевременных мер.
Известны множество способов защиты от коррозии:
- воздействие на металл (объемное и поверхностное легирование) - метод, при котором в сплавы вводятся специальные компоненты, которые пассивируют металлы с целью резкого замедления коррозии. Объемное легирование производят на стадии выплавки металла или сплава, поверхностному легированию же подвергают уже готовые изделия. Недостатком данного метода является дороговизна;
- воздействие на среду (снижение концентрации окислителей и других агрессивных агентов или введение ингибиторов, в том числе пассива-торов). К методам воздействия на коррозионную среду относят термическую деаэрацию, сорбцион-ное и десорбционное обескислороживание, изменение состава газовой коррозионной среды и создание защитной атмосферы (исключающей термодинамическую возможность протекания реакции взаимодействия в системе металл-газ), введение в коррозионную среду ингибиторов;
- воздействие на границу раздела металл-среда (нанесение покрытий и электрохимическая защита). Электрохимическая защита применяется в коррозионных средах с хорошей ионной электрической проводимостью и заключается в поляризации защищаемой конструкции постоянным током. Электрохимическая защита подразделяется на катодную и анодную в зависимости от вида поляризации. Нанесение защитных покрытий - наиболее распространенный метод, они могут быть как металлическими, так и неметаллическими [10-13].
За прошедшее столетие создана обширная номенклатура искусственных силикатных материалов, синтетических смол и полимеров. Все это позволило решить многие проблемы защиты металлов от коррозии за счет нанесения различных покрытий для изделий, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами [8, 14-15].
Покрытия образуют на обрабатываемой поверхности изолирующий слой, защищающий от воздействия агрессивной среды и обладающий дополнительными свойствами. Для обеспечения качественной защиты, покрытие должно соответствовать определенным требованиям: высокая адгезионная способность, твердость, износостойкость, сплошность и непроницаемость для агрессивной среды [1, 2, 4].
Среди антикоррозионных ЛКМ сегодня набирают популярность ЛКМ типа «3 в 1». Лакокрасочные материалы «3 в 1» позволяют защитить поверхность от коррозии, дают возможность нанесения на поверхности с очагами коррозии, предотвращают развитие «подпленочной» коррозии. ЛКМ такого типа позволяют заменить многослойные системы специальных ЛКМ, уменьшить количество наносимых слоев, повысить производительность за счет быстрого высыхания ЛКП.
Цель работы
Целью данной работы является разработка рецептуры акрилового антикоррозионного лакокра-
сочного материала «3 в 1» на основе органических растворителей и исследование технологических, потребительских и эксплуатационных свойств ЛКМ и ЛКП на его основе.
Методы исследования
В качестве основы ЛКМ использовали акриловый сополимер бутилметакрилата с метакрило-вой кислотой, в качестве антикоррозионного агента - фосфат цинка, так же в состав введены различные функциональные добавки.
Оценку внешнего вида ЛКМ проводили в соответствии с ТУ 2310-001-95926094-2007 (ред. 2014 г.) Приложение Б.
Условную вязкость определяли по ГОСТ 8240-74.
Массовую долю нелетучих веществ определяли по методике, описанной в ГОСТ Р 52487.
Время и степень высыхания ЛКМ определяли поГОСТ 19007-73.
Степень перетира определяли согласно ГОСТ 52753-2007.
Для определения укрывистости пленки ЛКМ использовали визуальный метод, описанный в ГОСТ 8784-75 (метод 1).
Цвет ЛКП определяли согласно методике ГОСТ 29319-92.
Оценку внешнего вида ЛКП проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 51691-2008, п. 9.3. ЛКМ, наносили кистью на металлические пластины.
Адгезию ЛКП определяли по ГОСТ 15140 методом решетчатых надрезов. Затем визуально оценивали состояние покрытия по четырехбаль-ной шкале (1 балл - нет признаков отслаивания; 2 балла - нарушение не более 5 % поверхности решетки, 3 балла - нарушение от 5 до 35 % поверхности; 4 балла - отслаивание покрытия, превышающее 35 % поверхности решетки).
Эластичность пленки покрытия определяли по ГОСТ 6806-73.
Стойкость к статическому воздействию жидкостей испытывали согласно методике ГОСТ 9.403-80 метод А.
Температуру вспышки ЛКМ в закрытом тигле определяли по ГОСТ 12.1.044-89.
Морозостойкость ЛКМ определяли по ГОСТ 52020-2003, п.9.8.
Плотность измеряли в соответствии с ГОСТ 53654.1-2009.
Результаты и их обсуждение
Разработана рецептура акрилового антикоррозионного материала «3 в 1» на основе органических растворителей. Исследованы технологические, потребительские и эксплуатационные свойства полученных образцов ЛКМ и ЛКП: внешний вид ЛКМ, условная вязкость, массовая доля нелетучих веществ, время и степень высыхания, степень перетира, укрывистость пленки, цвет ЛКП, внешний вид ЛКП, адгезия, эластичность пленки при изгибе, стойкость к статическому воздей-
Таблица 1. Показатели технологических, потребительских
и разработанных эксплуатационных свойств JIKM и ЛКП.
Наименование показателя Нормативные документы на испытания Нормативное значение Фактическое значение
Внешний вид ЛКМ ТУ 2310-001-95926094-2007 (ред. 2014 г.) Приложение Б Низковязкая однородная жидкость красного цвета, без механических примесей, с характерным запахом Низковязкая однородная жидкость красного цвета, без механических примесей, с характерным запахом
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм, сек, не менее (2) при температуре (20+2) °С ГОСТ 8240 14 24
Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее ГОСТ Р 52487 50 62,2
Время высыхания до степени 3 при температуре (20+2) °С, час, не более ГОСТ 19007 1 1
Степень перетира, мкм, не более ГОСТ 52753 70 57
Укрывистость высушенной пленки, г/м2, не более ГОСТ 8784-75 (метод 1) 150 91
Цвет ЛКП ГОСТ 29319 Красно-коричневый Красно-коричневый
Внешний вид ЛКП ГОСТ 51691, п. 9.3 Поверхность однородная, без кратеров, пор и морщин Поверхность однородная, без кратеров, пор и морщин
Адгезия, баллы, не более ГОСТ 15140 (раздел 2) 1 1
Эластичность пленки при изгибе ГОСТ 6806 1 1
Стойкость плёнки к статическому воздействию воды, час, не менее ГОСТ 9.403 метод А 24 430
Температура вспышки в закрытом тигле, °С ГОСТ 12.1.044 Не нормируется 24
Морозостойкость, циклы ГОСТ 52020, п.9.8 -II- не менее 5
Плотность ЛКМ, г/смЗ ГОСТ 53654.1 -II- 1,24
ствию воды, температура вспышки в закрытом тигле, морозостойкость, плотность представлены в табл.1.
Сводные данные проведенных испытаний показывают, что разработанный акриловый антикоррозионный материал «3 в 1» и покрытия на его основе соответствуют требованиям Российской Федерации, предъявляемым к производимой лакокрасочной продукции.
В данной работе показано, что разработанный материал морозостойкий, что позволяет применять его при температуре до -30 °С. Данное свойство достигается путем применения в качестве основы смолы на органических растворителях. Алкидные ЛКМ на основе органических растворителей также могут применяться в условиях отрицательных температур, но период высыханиях подобных материалов составляет в среднем 12-14 часов при температуре воздуха +20 °С и влажно-
сти 85 %. Отличительной особенностью разработанного ЛКМ является короткое время сушки - не более 1 часа при температуре +20 °С.
Несмотря на то, что в последние годы в области борьбы с коррозией проведено множество исследований, нельзя сказать, что проблема коррозионного разрушения металлов является решенной. Ежегодно разрушаются миллионы тонн металлических конструкций. Металлы и их сплавы на сегодняшний день являются основными конструкционными материалами.
Именно поэтому проблема борьбы с коррозией остается актуальной и требующей внимания.
Исследования поддержаны грантом по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») Федерального Государственного Бюджетного Учреждения «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере». Авто-
ры признательны за оказанную финансовую под- держку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов, под ред. И.В. Семеновой - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 336 с.
2. Экилик, В.В. Теория коррозии и защиты металлов. Методическое пособие по спецкурсу / В.В. Экилик - Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет, 2004. - 67 с.
3. Назаренков Н.А. Коррозия и защита металлов. Часть 1. Химическая коррозия металлов. Учебное пособие / Н.А. Назаренков, С.В. Литовченко, И.М. Неклюдов, П.И. Стоев - Харьков: Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, 2007. - 187 с.
4. Кофанова, Н.К. Коррозия и защита металлов. Учебное пособие для студентов технических специальностей / Н.К. Кофанова - Алчевск: Донбасский горно-металлургический институт, 2003. - 181 с.
5. Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви: Пер. с англ. / Под ред. А. М. Сухотина,—Л.: Химия, 1989 — Пер. изд., США, 1985. — 456 с.
6. ГОСТ 5272 - 68. Коррозия металлов. Термины - Взамен ГОСТ 5272 - 50; введ. 1969 - 01 - 01. -Москва: Изд-во стандартов, 1999. - 13 с.
7. Тапаева А.П., Кожагельдиева Г.Т. Методы защиты коррозии / Молодой ученый. 2014.№ 1.2.с. 57.
8. Шевченко, А.А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии / А. А. Шевченко, Ю.А. Лукаш. - М.: Химия, 2004. - 248 с.
9. Красная Е.Г. Оценка экологического ущерба вследствие коррозионного разрушения оборудования/ Е.Г. Красная, К.Р. Таранцева, О.В. Фирсова. - г. Пенза. 4 с.
10. Жаксыбаева А.Г., Хамитова А.С. Ингибиторы коррозии для сохранения металлических изделий / Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014.№12-1. С. 23 -26.
11. Гафаров Н.А. Ингибиторы коррозии.// Т.2 - 2002. - 368 с.
12. Марукович, Е. И. Литейные сплавы и технологии / Е. И. Марукович, М. И. Карпенко. - Минск: Беларус. навука, 2012.-442 с.
13. Григорьев В.П. Защита металлов от коррозии / Соросовский образов, журнал. 1999. № 6. С. 62-67.
14. Люблинский, Е.Я. Что нужно знать о коррозии / Е.Я. Люблинский. - Л.: Лениздат, 1980. - 196 с.
15. Микитянский В.В. Борьба с коррозией методом высокоскоростного газотермического напыления/ В.В. Ми-китянский, Р. Велес Парра, А.Р. Вел ее-Пивоваров// Вестник Астраханского технического университета. - 2006. №2 (31). - С. 95-101.
REFERENCES
1. Semenova, I.V. Corrosion and corrosion protection / I.V. Semyonova, G.M. Florianovich, A.V. Khoroshilov, ed. I.V. Semenova - M .: FIZMATLIT, 2002. - 336 p.
2. Ekilik, V.V. Theory and corrosion protection of metals. Toolkit on a special course / V.V. Ekilik - Rostov-on-Don: Rostov State Uni-tete, 2004. - 67 p.
3. Nazarenko N.A. Corrosion and protection of metals. Part 1. Chemical corrosion of metals. Textbook / N.A. Nazaren-ko, S.V. Litovchenko, I.M. Nekludov, P.I. Stoev - Kharkiv: V.N. Karazin Kharkiv National University. 2007. - 187 p.
4. Kofanova, N.K. Corrosion and protection of metals. Textbook for students of technical specialties / N.K. Kofanova -Alchevsk: Donbass Mining and Metallurgical Institute, 2003. - 181 p.
5. Uhlig G.G. Corrosion and the fight against it. Introduction to corrosion science and technology / G.G. Uhlig, RU Re-vie: Trans, from English. / Ed. A.M. Suhotina.-L .: Chemistry, 1989.- Ed. ed, USA, 1985. -. 456.
6. GOST 5272 - 68. Corrosion of metals. Terms - Instead of GOST 5272 - 50; introduced. 1969 - 01 - 01.-Moscow: Publishing House of Standards, 1999. - 13 p.
7. Tapaeva A.P. Kozhageldieva G.T. Methods for corrosion protection / Young scientist. 2014.№1.2.s. 57.
8. Shevchenko A.A. Chemical resistance of non-metallic materials and corrosion protection / A.A. Shevchenko, Yu.A. Lukash. - M .: Chemistry, 2004. - 248 p.
9. Krasnaya E.G. Assessing the environmental damage due to corrosion damage equipment / E.G. Krasnaya, K.R. Tarantseva, O.V. Firsov. - Penza. 4.
10. Zhaksybayeva A.G., Khamitova A.S. Corrosion inhibitors for saving Metal Products / Actual problems of the humanities and natural sciences. 2014.№12-1. S. 23 -26.
11. Gafarov N.A. Corrosion inhibitors .// Vol.2 - 2002. - 368 s.
12. Marukovich E.I. Cast alloys and technologies / E.I. Marukovich, M.I .Karpenko. - Minsk: Belarus. Navuka, 2012. -
442
13. Grigoriev V.P. Protect metals from corrosion / Soros Education Journal. 1999. №6. S. 62-67.
14. Lublin, E.Y. What you need to know about corrosion / E.Y. Lublin. - L .: Lenizdat, 1980. - 196 p.
15. Mikityansky V.V.. The fight against corrosion by high-speed gas-thermal spraying / V.V. Mikityansky, Velez R. Parra, A.R. Velez-Pivovarov // Bulletin of the Astrakhan Technical University. - 2006. №2 (31). - P. 95-101.
Поступило в редакцию 27.12.2016 Received 27.12.2016
