Цинк-полимерные покрытия, получаемые на катоде совместным осаждением связующего-полиэлектролита и цинка Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 667.64:678.026.37

А. В. Павлов*, Ю.В. Милютина, А.С. Меркулова, А.В. Пожарицкая, М.Ю. Квасников, И.Ф.Уткина, П.С. Баскаков**, А.Д. Зеленская, Н.Е. Шерстнева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9 * e-mail: alexanderpavlov2013@mail.ru

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород, Россия 308012, Белгород, ул. Костюкова 46 **e-mail: rockbas@ya.ru

цинк-полимерные покрытия, получаемые на катоде совместным осаждением связующего-полиэлектролита и цинка

Аннотация

Изучены состав и некоторые свойства полученных цинк-полимерных покрытий совместным электроосаждением на катоде цинка и аминосодержащего эпоксиаминного аддукта, модифицированного изоцианатами.

Ключевые слова: электроосаждение, цинкование, металлополимерные покрытия, аминосодержащие эпоксидные полиэлектролиты.

Композиционные материалы - это материалы будущего. К композиционным материалам, в свою очередь, относятся металлополимерные покрытия. И в последние годы для защиты металлов от коррозионно-механических разрушений они получили широкое распространение.

Принципиальное отличие металлополимерных покрытий от полимерных покрытий, наполненных металлическими порошками, заключается в том, что частицы металла не вносятся в полимер в готовом виде, а формируются непосредственно в среде полимера. Коллоидные частицы металла, имеющие в момент образования активные центры на поверхности, хемосорбционно взаимодействуют с полярными группами полимера. При этом формируются двухфазные агрегативно устойчивые системы с максимально равномерным распределением высокодисперсных частиц металла в объеме полимера [1].

Металлополимерные покрытия обладают характеристиками полимера, такими как, высокая эластичность, адгезия, низкая плотность, а также приобретают свойства, присущие металлам, например, высокие электро - и теплопроводность.

Ранее были получены цинк-полимерные покрытия [2, 3, 4], главной особенностью которых был оригинальный способ их осаждения на подложку: совмещение in situ процесса катодного электроосаждения аминосодержащего

пленкообразователя (фирма Basf) и электролитического осаждения цинка из совмещенного электролита, представляющего собой полимерный пленкообразователь, переведенный в водорастворимое состояние, и цинковый электролит (ацетат цинка). В качестве окрашиваемого металла были взяты пластины из стали марки 08 КП.

1.1 -KCnt

0.7 -

—Г

I г

"I ■■■"■■■■( ■

0.75 1.50 2.25 3.00 3.75 4.50 5.25 6.00 6.75 7.50 8.25 9.00 tneiyy - kev

Рис. 1. Энергодисперсионный рентгеноспектральный микроанализ пластины с цинк-полимерным покрытием

В цинк-полимерных покрытиях, полученных таким образом, было обнаружено значительное количество цинка и железа. Наличие последнего может быть объяснено химическим растворением

катода в кислой среде.

Особо отметим, что цинк и железо находятся в покрытии в виде интерметаллида, что подтверждено рентгеноструктурным анализом.

Рис.2. Дифрактограмма рентгеноструктурного анализа пластины с цинк-полимерным покрытием

Также после изучения некоторых свойств цинк-полимерных покрытий оказалось, что при неизменной прочности на изгиб 1 мм (ГОСТ Р 527402007) и меньшей толщине полученные цинк-полимерные покрытия имеют улучшенные прочность на удар (ГОСТ Р 53007-2008), микротвердость (ГОСТ

9450-76) по сравнению с полимерном покрытием, полученного методом катодного электроосаждения с тем же связующим.

Весьма интересными оказались данные по изучению неотвержденных покрытий методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

ДСК/(мВт/мг)

Температура Г С

Главное 201&0+4№ 20:5в ПолыоЕзтель: 123

Ссэдато ггрсерештвгм обеспечение** N£7^СН РгЫеив

Рис.3. Кривые ДСК для неотвержденных покрытий, полученных из композиций с различной концентрацией

ацетата цинка

Как видно из рисунка 3, температура начала реакции отверждения полученных цинк-полимерных покрытий смещается в сторону меньших значений с увеличением концентрации ацетата цинка в

композиции. Можно предположить, что такой эффект связан с присутствием цинка в покрытии, который влияет на тепловые процессы, происходящие при отверждении цинк-полимерного осадка.

Павлов Александр Валерьевич, аспирант кафедры ЛКМРХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Милютина Юлия Владимировна, студентка кафедры ЛКМ РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Меркулова Анастасия Сергеевна, студентка кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Пожарицкая Анастасия Вячеславовна, студентка кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Квасников Михаил Юрьевич, д.т.н., профессор кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Уткина Ирина Федоровна, к.т.н., инженер кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Баскаков Павел Сергеевич, аспирант кафедры материаловедения и технологии материалов БГТУ им. В.Г. Шухова

Зеленская Александра Дмитриевна, студентка кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва Шерстнева Наталья Евгеньевна, инженер кафедры ЛКМ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

Литература

1. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник: В 2 т. Т. 2/Под ред. А.А.Герасименко. - М.: Машиностроение, 1987. 784 с.

2. Павлов А.В., Лукашина К.В., Квасников М.Ю., Уткина И.Ф. Исследование возможности получения принципиально новых металлополимерных покрытий на основе цинка и аминосодержащего эпоксидного полиэлектролита методом электроосаждения на катоде/ Инновационные наукоемкие технологии: Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии". Тула.2014. С.23-27.

3. Павлов А.В., Лукашина К.В., Лукъянскова А.И., Квасников М.Ю., Уткина И.Ф. Изучение возможности получения металлополимерных покрытий на основе цинка и полимерного электролита методом катодного электроосаждения// Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28. № 3 (152). С. 5860, М., РХТУ им. Д.И. Менделеева.

4. Павлов А.В., Квасников М.Ю., Уткина И.Ф., Лукашина К.В. Цинк-полимерные покрытия, получаемые одновременным электроосаждением на катоде аминосодержащего полиэлектролита и электролитическим восстановлением цинка// Химическая промышленность сегодня. 2015.№2. С.18-23

Pavlov Alexander Valeryevich*, Milyutina Yuliya Vladimirovna, Merkulova Anastasya Sergeevna, Pozharitskaya Anastasia Vyacheslavovna, Kvasnikov Mikhail Yuryevich, Utkina Irina Fedorovna, BaskakovPavelSergeevich**, ZelenskayaAlexandraDmitrievna, SherstnevaNataliaEvgenyevna

D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

* e-mail: alexanderpavlov2013@mail.ru

BSTU after V.G. Shukhov, Belgorod, Russia

** e-mail: rockbas@ya.ru

zinc-polymer coatings produced at the cathode co-deposition of polyelectrolyte-binder and zinc

Abstract

Metal-polymer coatings based on zinc and modified epoxy resin were obtained by method of the cathodic electrodeposition and their structure and some properties were studied.

Key words: electrodeposition, zinc-plating, metal-polymer coatings, amine epoxy polyelectrolytes.