CC BY
30
ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ АЛКИДНОГО ЛАКА, ПИГМЕНТИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯМИ МАРГАНЦА
Ситнова Надежда Викторовна
магистрант Казанского национального исследовательского технологического
университета, г. Казань E-mail: nadenka-nadusha19@yandex. ru Азизова Эльмира Тефкилевна аспирант Казанского национального исследовательского технологического
университета, г. Казань E-mail: kekushin@mail. ru Зиганшина Майя Рашидовна канд. хим. наук, доцент Казанского национального исследовательского
технологического университета, г. Казань
E-mail: zigmay4@mail. ru COATINGS BASED ON ALKYD LACQUER, PIGMENTED MANGANESE
COMPOUNDS
Nadezhda Sitnova
Master of the Kazan National Research Technological University, Kazan
Elmira Azizova
Postgraduate of the Kazan National Research Technological University, Kazan
Maya Ziganshina
Candidate of chemical sciences, Associate Professor of the Kazan National Research
Technological University, Kazan
АННОТАЦИЯ
В настоящее время в связи с обострением экологических проблем актуальным является замена токсичных противокоррозионных пигментов, входящих в состав грунтовок ингибирующего типа. Исследованы защитные свойства алкидных покрытий, где в качестве менее токсичных противокоррозионных пигментов использовались соединения марганца. Установлено, что синтезированные пигменты, по противокоррозионной эффективности не уступают, а в некоторых случаях превосходят тетраоксихромат цинка (ТОХЦ) и при этом значительно менее токсичны.
ABSTRACT
Currently, due to the worsening environmental problems relevant is replacing toxic anticorrosive pigments that make up inhibiting primer type. Investigated the protective properties of alkyd coatings, where as less toxic anticorrosive pigments used manganese compound. Found that synthetic pigments for corrosion effective as,
and in some cases exceed tetraoxychromate zink (TOCHZ) and significantly less toxic.
Ключевые слова: Алкидные покрытия; соединения марганца;
противокоррозионный пигмент.
Keywords: Alkyd coating; manganese compounds; anticorrosive pigments.
В настоящее время в связи с обострением экологических проблем особое внимание при разработке рецептур лакокрасочных материалов уделяют токсичности компонентов. Одной из наиболее острых проблем, требующих незамедлительного решения, является замена токсичных противокоррозионных пигментов, входящих в состав грунтовок ингибирующего типа (смысл термина «противокоррозионный», встречающийся в литературе еще как и «антикоррозионный»,заключается в том, что противокоррозионный пигмент «работает» именно тогда, когда есть возможность протекания коррозионного процесса на границе раздела фаз металл-покрытие, то есть при проникновении электролита к подложке, противокоррозионный пигмент подрастворяется им и ингибируемые вещества доставляются вместе с коррозионной средой к границе раздела фаз металл-покрытие, где и предотвращают протекание электрохимической коррозии)
В связи с этим весьма актуальны исследования, направленные на разработку менее токсичных соединений, обеспечивающих высокие защитные свойства грунтовочных покрытий. В последние годы появились работы, показывающие, что одним из путей снижения токсичности противокоррозионных грунтовок является замена хромсодержащих пигментов, которые относятся к первому классу вредных веществ - ПДК составляет
-5
0,01 мг/м3 [1] на соединения марганца ПДК 0,3 мг/м [2].
В качестве пленкообразующего вещества в работе использовали широко используемый в лакокрасочной промышленности алкидный лак ПФ-053 (основа ГФ-0119). В качестве противокоррозионных пигментов были выбраны
соосажденный манганит-силикат кальция (МСК), прокалочные манганит кальция (МК) и марганцовая голубая (МГ) [3]. Свойства используемых пигментов и грунтовочного цинкового крона приведены в таблице 1.
Таблица 1
Свойства синтезированных марганецсодержащих пигментов
пигмент средняя степень окисления марганца способ получения содержание Мп, % цвет рН, водной вытяжки ьг Н О £ ° е а, ло аод лас ор м плотность, г/см3 ,ь т с § - в /г ы р к у содержание веществ растворимых в воде, о/„
МСК 4 Осажденный 54 коричневый 7 37 3,23 12 0,5
МГ 5 й ы н ч о ка о р П 49 голубой 7 10 4,925 135 0,5
МК 4 й ы н ч о ка о р П 68,31 серый 7 21 3,9 15 0,8
ТОХЦ — — — желтый 7-8 30— 35 3,41— 3,59 160-180 ,5 о" 0,
При исследовании защитных свойств покрытий особое внимание уделяют уровню изолирующей способности лакокрасочной пленки (барьерная защита, роль которой выполняют пигменты и наполнители), так как к основным факторам, способствующим протеканию коррозионных процессов под
покрытием, относится воздействие влаги, содержащей электролиты. Кроме того важной составляющей противокоррозионных свойств покрытия является ингибирующая способность соединений, которая обеспечивается подрастворением поверхности противокоррозионных пигментов водой и транспортированием ингибирующих веществ через лакокрасочную пленку к поверхности субстрата. Однослойное лакокрасочное покрытие обладает сквозными микропорами, даже если оно не подвергалось внешнему механическому воздействию. Вследствие этого вода и электролиты в любом случае будут достигать поверхности подложки и вызывать коррозионные процессы под покрытием. Для определения барьерных и ингибирующих свойств покрытий на основе полученных пигментов были использованы результаты значения электрической емкости (С) системы окрашенный металл-электролит и коррозионный потенциал (Е) (коррозионный потенциал-потенциал металла, установившийся в результате протекания анодного и катодного процессов без внешней поляризации) стали 08кп под покрытием через 1000 ч воздействия на окрашенную сталь 3 %-го водного раствора хлорида натрия. Также проводили визуальную оценку состояния образцов. Применение данных методов было обосновано тем, что измерение емкости косвенно может говорить о барьерных свойствах лакокрасочного покрытия, которое выступает в роли диэлектрического слоя, а подложка и раствор электролита в качестве обкладок емкостного элемента. Измерение потенциала является косвенным инструментом для определения наличия протекания коррозионных процессов: по значениям последнего и рН водной вытяжке пигментов можно судить о том, находится металл в области пассивного или активного состояния (диаграмма Пурбэ) [4].
Измерение электрической емкости (С) осуществляли с помощью измерителя иммитанса Е7-21 (прибор позволяет измерять электрическую емкость при различной частоте, в данном исследовании при частоте 1 кГц). Коррозионный потенциал стали с покрытием измеряли с помощью
потенциометра рН-340 [5]. Потенциал измеряли относительно хлорсеребряного электрода и пересчитывали на шкалу нормального водородного электрода.
Результаты комплексной оценки покрытия и металлической подложки под ним через 1000 ч воздействия на окрашенную сталь 0,5М водного раствора хлорида натрия приведены в таблице 2. Из таблицы видно, что покрытия, наполненные марганцевыми пигментами, по сравнению со штатной грунтовкой ГФ-0119, где в качестве противокоррозионного пигмента используется ТОХЦ, и непигментированным материалом, обладают повышенными ингибирующими и барьерными свойствами (для МСК вплоть до 0СП=20 %, МК до 15 % и МГ до 50 %). Таким образом, из всех синтезированных, наиболее эффективным противокоррозионным пигментом в алкидном покрытии является марганцовая голубая (МГ).
Таблица 2
Свойства покрытий после 1000 часов испытаний________________
ОСП (объемное содержание пигмента), % С, нФ , со ы 1 Пузыри, % Площадь коррозии, % Адгезия, балл
до испытаний после испытаний
МСК
10 1,941 252 0 0 1 1
15 1,934 216
20 2,072 222
25 2,8 223
30 3,135 59
35 5,711* -10 25 10 2 2
МК ЕС
10 1,896 156 0 0 1 1
15 2,126 139
20 2,658 127
25 3,235 -300 3 2 2
30 7,356* -350 25 19
М
10 0,87 150 0 0 1 1
20 0,95 102
30 1,18 54
35 1,24 23
40 1,5 36
50 1,6 67
55 8* -302 0 5 2 2
непигментированное покрытие
0 5,954* -360 0 5 1 1
ГФ-0119 2,7 -200 0 2 1 1
* — данные при 500 ч.
Выводы
Проведены исследования противокоррозионной защиты покрытий на основе лака ПФ-053, наполненных соединениями марганца.
Обобщая результаты сравнительной оценки защитных свойств покрытий, а также сравнивая полученные данные с данными для ГФ-0119 можно сделать вывод о том, что синтезированные пигменты повышают защитную способность покрытий и по противокоррозионной защите не уступают, а в некоторых случаях превосходят ТОХЦ, входящий в состав грунтовки ГФ-0119.
Список литературы:
1. ГОСТ 12.1.005-88; Перечень химических и биологических веществ, прошедших государственную регистрацию в Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ. М., 1996
2. Зиганшина М.Р., Степин С.Н., Афанасьев О.Л. и др. Оценка противокоррозионных свойств марганцевой голубой // Лакокрасочные материалы и их применение. — 2007. № 9. — С. 19—22
3. Зиганшина М.Р. Противокоррозионные свойства покрытий, пигментированных соединениями марганца / 5-я Международная научнопрактическая конференция. Современные тенденции в производстве лакокрасочных материалов. — Москва, 2007 г.
4. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н.П. Жук. — М.: Металлургия, 1976. — 471 с.
5. Степин С.Н., Светлаков А.П., Смирнова С.А. Метод оценки критического объемного содержания пигментов в грунтовочных покрытиях //
Лакокрасочные материалы и их применение. — 1996. — № 11. — С. 12— 15.
