Исследование антикоррозионных свойств эпоксиэфирных покрытий, содержащих ферритные пигменты, полученные с использованием в качестве сырья промышленных отходов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 667.622.1

Р. Р. Катнова, А. В. Вахин, С. Н. Степин ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ЭПОКСИЭФИРНЫХ ПОКРЫТИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ФЕРРИТНЫЕ ПИГМЕНТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Ключевые слова: эпоксиэфирная антикоррозионная грунтовка, ферритные пигменты.

Показана возможность использования импортного эпоксиэфира Water sol EP 5500 в композиции с амином отечественного производства с сохранением высоких физико-механических и антикоррозионных свойств сформированных покрытий. Сформулирована рецептура антикоррозионной грунтовки содержащей в составе новый разработанный на кафедре ферритный магниевый пигмент. Покрытия характеризуются высокой защитной способностью при оптимальном уровне наполнения.

Keywords: anticorrosive epoxy primer, ferrite pigments.

The possibility of using imported of epoxy resin Watersol EP 5500 with melamin produced of Russia while preserving high physical-mechanical and corrosion properties of coatings formed. Formulated recept ant-corrosive primer in the newly developed at the Department of magnesium ferrite pigment. Coatings are characterized by high protective ability at the optimal level of filling.

В последние десятилетия, во всех промышленно развитых странах в связи с возрастающими требованиями к охране среды, безопасности труда сохраняется устойчивая тенденция роста выпуска и применения лакокрасочных материалов на основе водных дисперсий полимеров. Пленкообразующей основой в таких материалах могут служить как термопласты, так и реактопласты, формирующие покрытия при комнатной и при достаточно высоких температурах. При разработке лакокрасочных композиций, предназначенных для защиты металлов от коррозии, следует учитывать ряд особенностей водных дисперсий как пленкообразующей основы покрытий. В частности, необходимая для осуществления защиты окрашенного субстрата от коррозии частичная растворимость пигмента в воде может явиться причиной коагуляции воднодисперсионного пленкообразователя. Поэтому важным этапом разработки водоразбавляемых противокоррозионных грунтовок на основе дисперсий полимеров является тестирование их агрегативной устойчивости и выбор допустимого уровня наполнения.

В данной работе исследовались покрытия на основе водорастворимого эпоксиэфирного пленкообразователя производства компании “DIC” Watersol EP 5500 в композиции с отвердителем - меламиновой смолой КФМС отечественного производства. В качестве пигментов использовали синтезированные феррит кальция [1] и новый разрабатываемый на кафедре феррит магния.

Исследуемым субстратом являлась кузовная сталь 08 кп. В качестве коррозионной среды использовали 3 % раствор NaCl. Композиции получали диспергированием пигментов в водной среде с последующим смешением с эпоксиэфиром и амином. Стабильность лакокрасочного материала оценивали визуально по наличию коагулюма в объеме и при нанесении на стекло. Для определения защитных свойств, покрытия наносили спиральным ракелем ERICHSEN Spiral Film Applicator в три слоя. Эпоксиэфирные покрытия формировали при 1400С в течение 30 минут. Значения электродного потенциала стали и рН водных сред измеряли с помощью рН-метра потенциостата рН-150М. Электрохимический потенциал

стали измеряли относительно хлорсеребряного электрода и пересчитывали на шкалу нормального водородного электрода. Измерение электрической емкости системы окрашенный металл-электролит осуществляли с помощью измерителя иммитанса Е7-21.

Механизм антикоррозионного действия ферритов типичен для пигментов основного характера и заключается в расширении области стабильного существования железа за счет высокого рН водной вытяжки. Дополнительным фактором, усиливающим защитное действие покрытий, содержащих ферриты, является участие продуктов гидролиза пигментов в реакциях солеобразования с кислотными функциональными группами пленкообразователя.

Как видно из данных, приведенных в табл. 1, в процессе получения пигментированных композиций при высоком содержании феррита кальция (ФКП) в момент добавления амина наблюдалась потеря стабильности системы.

Таблица 1 - Получение наполненных композиций с ферритными пигментами

Композиции Величина рН Стабильность грунтовки

Пленко- образо- вателей Пигментной пасты Готовой грунтовки

1 Низкое наполнение ФКП 15% 8,42 11,34 11,1 Стабильна

2 Высокое наполнение ФКП 45% 8,89 11,8 11,2 Потеря стабильности через 2 суток

3 Среднее наполнение ФМП 15% 8,45 11,2 10,5 Стабильна

4 Высокое наполнение ФМП 45% 8,45 12,2 11,6 Стабильна

Коагулирующее воздействие этого пигмента, очевидно, связано с относительно высоким содержанием водорастворимых веществ (1,2 %). Аналогичная характеристика пигментного феррита магния составляет 0,5 %. Из полученных данных видно, что эпоксиэфирная композиция, содержащая ферритный магниевый пигмент (ФМП) сохраняет стабильность и при высоком уровне пигментирования.

Исследование защитных свойств пигментированных покрытий показало, что ферритный кальциевый пигмент уже при низком содержании оказывает негативное влияние на барьерные свойства лакокрасочной пленки, о чем свидетельствует рост значений емкости (рис. 1). О снижении защитных свойств покрытий, содержащих пигментный феррит кальция свидетельствует и снижение коррозионного потенциала (рис.2).

Рис. 1 - Кинетика электрической емкости: 1 - феррит магния 5 %об., 2 - феррит магния 15 % об., 3 - феррит кальция 15 % об.

Рис. 2 - Кинетика коррозионного потенциала: 1 - феррит магния 5 %об., 2 - феррит магния 15 % об., 3 - феррит кальция 15 % об.

Покрытия, содержащие пигментный феррит магния, обладают более высокими барьерными и ингибирующими свойствами.

Таким образом, показана возможность использования амина отечественного производства в эпоксиэфирной композиции антикоррозионного назначения.

Введение ингибирующих пигментов в состав композиции позволяет существенно повысить защитную способность сформированных покрытий, но сопряжено с определенными трудностями. Разработана технологии получения материала, содержащего ферритные пигменты, обеспечивающая стабильность в течение длительного времени.

Сформулирована рецептура антикоррозионной грунтовки содержащей в составе новый разработанный на кафедре ферритный магниевый пигмент. Покрытия характеризуются высокой защитной способностью при оптимальном уровне наполнения.

Литература

1. Усманов,И. В. Ферритный пигмент на основе отходов литейного производства / И. В. Усманов, А. В. Вахин, А. П. Светлаков, С. Н. Степин // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2008. - № 10. -С.40-42.

© Р. Р. Катнова - магистр КГТУ; А. В. Вахин - канд. техн. наук, инж. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ, [email protected]; С. Н. Степин - д-р хим. наук, проф., зав. каф. кафедры химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ.