Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Сороков Алексей Валерьевич

Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе
<
Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Сороков Алексей Валерьевич. Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе : Дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03 : Казань, 2003 118 c. РГБ ОД, 61:04-5/859

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Аналитический обзор 6

1.1 Противокоррозионная защита металлов окрашиванием и оценка защитного действия лакокрасочных покрытий

1.2 Методы оценки противокоррозионной эффективности лакокрасочных покрытий на металлах

1.2.1 Стандартизованные методы 21

1.2.2 Методы научных исследований 23

Глава 2 Объекты и методы исследования 39

2.1 Характеристика исходных веществ 39

2.2 Методы синтеза пигментов 40

2.2.1 Метод синтеза марганецсодержащих пигментов 40

2.2.2 Методика синтеза фосфонатсодержащих пигментов 41

2.3 Методы исследования 41

2.3.1 Методы испытаний пигментов и наполнителей 43

2.3.2 Методы испытаний лакокрасочных систем 44

2.3.3 Методы испытаний лакокрасочных покрытий 45

2.3.4 Методы исследования защитных свойств лакокрасочных покрытий

Глава 3 Результаты эксперимента и их обсуждение 49

3.1 Разработка установки для исследования коррозионной стойкости окрашенных металлов

3.2 Синтез и исследование свойств новых противокоррозионных пигментов

3.2.1 Манганит-сульфаты 66

3.2.2 Фосфонатные пигменты 72

3.3 Исследование противокоррозионных свойств покрытий на основе пигментированных водно-дисперсионных пленкообразователей

3.4 Разработка алкидных грунтовок на основе синтезированных пигментов

Выводы 97

Список литературы 98

Введение к работе

Актуальность темы. Повышение защитного действия лакокрасочных
покрытий, являющихся эффективными и относительно дешевыми
средствами противокоррозионной защиты металлов, относится к

актуальным задачам и постоянно находится в поле зрения исследователей у нас в стране и за рубежом. Одним из наиболее перспективных направлений разработки лакокрасочных материалов противокоррозионного назначения является использование в их составе новых пигментов ингибирующего типа.

В этой области не потеряла актуальности задача замены хроматных пигментов соединениями менее токсичными и не уступающими им по противокоррозионной эффективности. В последнее время появился ряд работ, в которых показана перспективность использования в этом качестве соединений марганца (IV)* и солей комплексных фосфоновых кислот, которые по противокоррозионным характеристиками близки к хромсодержащим пигментам, выгодно отличаясь от них меньшей токсичностью. В связи с возрастающими требованиями к охране окружающей среды, сохраняется устойчивая тенденция роста доли лакокрасочных материалов на основе водных дисперсий полимеров в общем объеме лакокрасочной продукции.

Результативность работы в этом направлении во многом зависит от эффективности используемых методов оценки защитной способности пигментов и покрытий. В арсенале разработчиков лакокрасочных материалов противокоррозионного назначения необходимы методы, позволяющие на ранних стадиях испытаний ранжировать покрытия по способности подавлять коррозионные процессы, а также исследовать механизм их защитного воздействия. Поэтому разработка таких методов также относится к актуальным задачам.

* В руководстве научной работой принимала участие к.х.н. Зиганшина М.Р

4 Цель работы заключалась в синтезе и исследовании свойств пигментов, представляющих собой альтернативу хроматным, и разработке рецептур алкидных грунтовок на их основе.

Для достижения поставленной цели решили следующие задачи:

синтезировали соединения, обладающие ингибирующими свойствами, и оценили возможность их применения в качестве пигментов;

разработали компьютеризированную установку для регистрации и программное обеспечение для математической обработки хронопотенциометрических кривых, позволяющую ранжирование покрытий по защитной способности на ранней стадии испытаний.

- разработали грунтовку на основе синтезированных пигментов.
Научная новизна работы. В работе впервые синтезирован ряд

высокодисперсных манганец- и фосфонатсодержащих веществ, пригодных для использования в качестве лакокрасочных пигментов. Показано, что в водных вытяжках некоторых из синтезированных продуктов и в экстрактах алкидных покрытий на их основе наблюдается значительное уменьшение тока коррозии металла. Установлено, что наиболее высокими противокоррозионными свойствами из марганецсодержащих пигментов обладают манганит-сульфаты, содержащие 13 % манганита, из фосфонатсодержащих (продуктов реакции оксида цинка с оксиэтилидендифосфоновой кислотой) - содержащие 63 % фосфоната. Установлено отсутствие синергизма марганецсодержащих (МСП) и фосфонатсодержащих пигментов (ФСП) при их совместном включении в состав противокоррозионных покрытий. Практическая ценность

Синтезированы новые противокоррозионные пигменты ингибирующего типа, значительно менее токсичные, чем хроматные; на основе синтезированных пигментов разработаны рецептуры алкидных грунтовок, аналогов штатной грунтовки ГФ-0119, не содержащие токсичных хромсодержащих пигментов.

Создана компьютеризированная установка и разработано программное обеспечение * для исследования защитной способности покрытий на ранней стадии испытаний, а также оценки вкладов в противокоррозионное действие лакокрасочной пленки барьерного и ингибирующего механизмов.

На защиту выносятся. Результаты исследования

противокоррозионных свойств синтезированных марганец- и фосфонатсодержащих пигментов; компьютеризированная установка для исследования защитных свойств и механизма противокоррозионного действия лакокрасочных покрытий на ранних стадиях развития подпленочной коррозии; рецептуры антикоррозионных грунтовок, включающих синтезированные пигменты.

Апробация работы

Основные результаты работы обсуждались на научных сессиях КГТУ 2000, 2001, 2002 г. г. Казань, на Республиканской школе студентов и аспирантов "Жить в 21 веке". - Казань. 2002 и на Международной конференции студентов и аспирантов "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС" - Казань. 2001.

Публикации

По материалам диссертации имеется 9 публикаций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 118 страницах и состоит из введения, обзора литературы, методической части, результатов исследований и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы из 168 наименований. Работа содержит 34 рисунка и 7 таблиц.

* В разработке программного обеспечения принял участие к.т.н. Светлаков А.П.

Методы оценки противокоррозионной эффективности лакокрасочных покрытий на металлах

Развитие новых производств в химической, нефтехимической, электронной и машиностроительной отраслях промышленности, а также в атомной энергетике создало необходимость разработки покрытий, обладающих высокой химстойкостью, прочностью, технологичностью при нанесении на металлическую подложку и долговечностью в эксплуатации.

Для решения этой проблемы необходимы объективные и точные экспериментальные методы, позволяющие оценивать антикоррозионную эффективность покрытий, как в лабораториях, так и в производственных условиях [93].

Основой правильного заключения о защитной способности противокоррозионного лакокрасочного покрытия является корректная оценка состояния окрашенного металла в процессе испытаний. Этому аспекту развития противокоррозионной техники уделяется постоянное внимание со стороны исследователей. В соответствии с объектом и способом оценки, а также измеряемым параметром, современные методы измерений (и их промышленные аналоги) можно свести к пяти основным группам [16]: визуальные, весовые, электрические, физические и аналитические. Все они, однако, встречают серьезные затруднения при определении эффективного времени начала разрушения защитной системы и оценке ее срока службы в эксплуатационной среде. В процессе использования разработанных методов противокоррозионных испытаний часть из них, надежность которых подтверждается практикой, включается в стандарты. 1.2.1 Стандартизованные методы

При применении лакокрасочных покрытий для защит от коррозии важно оценить не только их защитные, но и декоративные свойства. ИСО 4628-1 устанавливает общую систему визуальной оценки результатов испытаний защитных лакокрасочных покрытий и содержит шкалы оценки интенсивности, количества и размеров типовых дефектов покрытий, появляющихся в результате воздействия коррозионно-активных сред и выделяет основные принципы систематизации при определении перечисленных параметров. В систему оценки входят шкалы для определения однородного разрушения в виде изменения внешнего вида испытуемого лакокрасочного покрытия и его неоднородного разрушения, для определения размера дефектов и степени коррозии, размера трещин, степени отслаивания и размеров отслоившихся участков покрытий, эталоны сравнения «хаотическое растрескивание» и «направленное отслаивание».

В случае возможности удаления покрытия с поверхности металла его коррозию в процессе испытаний оценивают прямым методом, определяя потерю массы (ГОСТ 9.083-78) [63]. В противном случае о коррозии металла под лакокрасочной пленкой судят по зависимости электрического сопротивления тонкой металлической пленки, нанесенной на стеклянную пластинку перед нанесением исследуемого покрытий, от продолжительности испытаний (ГОСТ 9.083-78).

В качестве критерия отказа покрытия используют также снижение его электрического сопротивления до величины приведенного сопротивления разрушения (ГОСТ 9.083-78). В некоторые стандарты, например, ГОСТ 9.409-88, в качестве параметров, характеризующих состояние покрытия и его защитную способность, включены прочность при ударе, адгезия, эластичность, тангенс угла диэлектрических потерь и коэффициент соотношения емкостей системы металл-покрытие-электролит (Kf), измеренных при различных частотах переменного тока. Емкость указанной системы складывается из электрической и электрохимической составляющих. Электрическая емкость мала по величине и не зависит от частоты тока, а электрохимическая сильно зависит от частоты и возрастает при увеличении пористости лакокрасочной пленки (РД 39-30-1093-84, с. 30). Поэтому значение Kf характеризует уровень разрушения покрытия в процессе испытаний. 1.2.2 Методы научных исследований

Стремление к сокращению времени коррозионных испытаний окрашенных металлов, как и следовало ожидать, привело исследователей к идее использования для контроля за процессом подпленочной коррозии электрохимических методов. Во-первых, практически в любом случае ускоренная оценка противокоррозионной эффективности покрытий сопряжена с присутствием влаги, а, значит, процесс окисления металла протекает по электрохимическому механизму. Во-вторых, использование электрохимических методов позволяет осуществить контроль за коррозионным процессом под покрытием до появления видимых признаков его разрушения.

Систему металл — покрытие — электролит следует рассматривать как электрохимически активную, имеющую специфические свойства, связанные с наличием на поверхности металла пленки лакокрасочного покрытия, изменяющего характер диффузии реагирующих веществ и кинетику электрохимических реакций [95,с.164]. Эта система, следовательно, может описываться стационарными потенциалами, поляризационными характеристиками, омическим сопротивлением, емкостью, скоростью диффузии и т. п.

В настоящее время существуют различные точки зрения на то, какими свойствами определяется защитная способность покрытия. По мнению одних исследователей, главную роль играет адгезия; по мнению других -диффузионные ограничения, создаваемые пленкой; некоторые исследователи придают большое значение высокому омическому сопротивлению лакокрасочных пленок [95, с. 55], способствующему повышению их защитной способности. На самом же деле защитные свойства лакокрасочных покрытий определяются суммой физико-химических свойств, которые могут быть сведены к четырем основным характеристикам [95, с. 20]: - электрохимические и изоляционные свойства покрытий; - способность пленок замедлять диффузию и перенос коррозионных агентов к металлической поверхности; - способность покрытий, содержащих пленкообразующее, пигмент или ингибитор, пассивировать или электрохимически защищать металл; - адгезионные и механические свойства покрытий.

К наиболее простым в аппаратурном оформлении методам контроля за электрохимическими процессами, протекающими под лакокрасочной пленкой относится измерение электрохимического потенциала металла (Е). Значение потенциала окрашенного субстрата и рН среды, проникающей к его поверхности (в этом качестве в первом приближении может быть использовано значение рН водного экстракта лакокрасочной пленки) позволяет с определенными допущениями сделать заключение о состоянии металла (пассивное или происходит его активное растворение). Для этого используют диаграммы, полученные Пурбе [95].

Для повышения точности определения защитных свойств полимерных покрытий исследуемый образец изготавливают из двух материалов, различающиеся электродными потенциалами, причем внешний слой образца выполняют из защищаемого покрытием корродирующего металла. Электродный потенциал внешнего слоя электрода в коррозионной среде меньше электродного потенциала внутреннего слоя [96].

Метод синтеза марганецсодержащих пигментов

В данной работе исследовали продукты, получаемые "мокрым" способом, путем восстановления высших соединений марганца в присутствии соли бария [152]. В качестве солеобразующего металла, базируясь на аналогии с хроматными антикоррозионными пигментами, выбрали барий. Исходным сырьем при синтезе служили нитрат бария, восстановителем - нитрит калия, окислителем - перманганат калия, для соосаждения - сульфат калия. Степень окисления марганца, в полученных соединениях, определенная по методике описанной в [153], составила (+3).

Используя уравнения реакции синтеза, рассчитывали количество исходных компонентов и количество воды, необходимое для приготовления 20%-ных растворов на их основе. В химический стакан, емкостью 1000мл, сливали растворы нитрата исходного металла и нитрита калия. После этого при перемешивании с помощью магнитной мешалки из капельной воронки дозировали в стакан раствор смеси перманганата и сульфата калия. В процессе смешения наблюдали выпадение осадка и изменение окраски маточного раствора. Момент окончание процесса определяли по полному обесцвечиванию маточного раствора.

С учетом уравнения реакции синтеза [154], рассчитывали количество исходных компонентов и количество воды, необходимое для приготовления 20%-ных растворов на их основе. Синтез проводили в конической толстостенной колбе объемом 1000 мл. В колбу засыпали навеску оксида цинка, заливали необходимым для получения 20%-ой суспензии, количеством дистиллированной воды. Полученную суспензию перемешивали 2 часа до полного смачивания частиц оксида водой. Необходимое количество кислоты растворяли в рассчитанном количестве дистиллированной воды. После растворения кислоты, продолжали энергичное перемешивание оксида цинка на мешалке. После этого через капельную воронку дозировали в колбу расчетное количество заранее приготовленного 20%-ого раствора кислоты. По ходу процесса происходило слабое вспенивание и нагревание смеси. После окончания дозирования раствора кислоты и перемешивания реакционной массы в течении 2 часов, отделяли, продукты от маточного раствора на воронке бюхнера и, после тщательной промывки, их сушили при 120С до постоянной массы.

Объектами исследования служили синтезированные продукты (схема и условия синтеза которых приведены в п. 2.2), а также содержащие их лакокрасочные материалы и покрытия.

Подготовку поверхности субстрата перед окрашиванием проводили механическим и химическим способами. Стеклянные пластины и фторопласт промывали теплой водой с использованием моющих средств, обезжиривали ацетоном и сушили на воздухе при температуре 20 ± 5 С в течение 10 минут. Поверхность стальных образцов зачищали наждачной шкуркой зернистостью №4 до одинаковой степени шероховатости, обезжиривали уайт-спиритом и ацетоном, протирали ватным тампоном и сушили на воздухе при температуре 20 ± 5 С в течение 20 минут (ГОСТ 9.402-80). Период между подготовкой поверхности и нанесением лакокрасочного материала (ЛКМ) не превышал 2 часов.

Получение пигментных паст. В контейнер лабораторной бисерной мельницы емкостью 600 см3, на 15% об. заполненный стеклянным бисером с диаметром 2 мм, при перемешивании стеклянной палочкой загружали расчетное количество жидких компонентов лакокрасочной композиции (лак требуемой концентрации или водный раствор со специальными добавками), после чего, не прекращая перемешивания - сыпучие компоненты (наполнители и пигменты). После окончания выделения летучих компонентов, десорбируемых с поверхности пигментов и наполнителей, сопровождаемого вспениванием полученной суспензии, устанавливали контейнер в рабочее положение и осуществляли процесс диспергирования посредством перемешивания смеси суспензии со стеклобисером дисковой мешалкой. Процесс диспергирования контролировали по показателю «степень перетира», который определяли с помощью прибора «Клин» (ГОСТ 6589-74) и останавливали по достижении заданного значения этого параметра.

Для проведения экспериментов был приготовлен ряд композиций на основе лака ПФ-060 с различным объемным содержанием исследуемых пигментов и наполнителей. Композиции готовили методом разбавления концентрированных пигментных паст лаком.

Подготовка лакокрасочного материала. Перед нанесением ЛКМ тщательно перемешивали и фильтровали через сито с сеткой № 01-02 (ГОСТ 6613-86) и разбавляли до рабочей условной вязкости по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре 20 ± 2 С уайт-спиритом.

Нанесение лакокрасочного материала. ЛКМ наносили в три слоя центрифугальным методом на специальной установке с промежуточной сушкой каждого слоя в течении 1 часа. Окончательное формирование ЛКП осуществляли на воздухе в течение времени, необходимого для завершения физико-химических процессов отверждения. Толщина трехслойного покрытия находилась в пределах 30-40 мкм.

Методы испытаний лакокрасочных покрытий

Определение декоративных и физико-механических свойств ЛКП проводили не ранее 72 часов после нанесения. Определение физико-механических характеристик пленок проводили на разрывной машине ZM-40, адгезию покрытий - с помощью адгезиометра Gradient. Цвет и внешний вид высушенной пленки грунтовки определяли визуально при естественном или искусственном дневном рассеянном свете по ГОСТ 9.407-84. Адгезию ЛКП определяли методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78. Методика приготовления водной вытяжки пигмента 15 г пигмента помещали в стакан 150-300 мл, приливали 50 мл дистиллированной воды, нагревали до кипения и кипятили 30 мин. Суспензию охлаждали, фильтровали, заливали в мерную колбу и доводили объем до 50 мл дистиллированной водой [155]. Методика приготовления водных экстрактов лакокрасочных покрытий ЛКМ наносили на фторопласт, сушили на воздухе (ГОСТ 14243-78). Высушенную пленку при помощи скальпеля отделяли от подложки, нарезали на мелкие кусочки и 7 суток выдерживали в дистиллированной воде с рН=7 [155]. Содержание ЛКП в воде составляло 20 % масс. Суспензию разбавляли таким же объемом 1 М раствора NaCl, с той же величиной рН, которая установилась в суспензии. В полученном водном экстракте содержание ЛКП - 10 % масс. Перед электрохимическими измерениями определяли рН водных вытяжек пигментов и экстрактов покрытий с помощью лабораторного рН-метра марки рН-340 со стеклянным электродом по ГОСТ 21119.3-91. Хронопотенциометрические и потенциостатические исследования О защитной способности пигментов и пленок ЛКП в растворах судили по потенциалу и другим характеристикам, используя бестоковые и постоян-нотоковые методы исследования. Перед электрохимическими измерениями определяли рН водных вытяжек пигментов и экстрактов покрытий. С помощью потенциометра рН-340 получали зависимости неравновесного электродного потенциала стали от продолжительности коррозионных испытаний {хронопотенциометрические кривые). Методика расчета критической концентрации хлорида натрия. Критическую концентрацию хлорида натрия (CNBCI) рассчитывали с помощью, разработанной на кафедре методики [156]. В подготовленный образец, его готовили наклеиванием на подложку полого стеклянного цилиндра с внутренним диаметром 3 см, заливали исследуемый раствор (пигментной вытяжки или водного экстракта лакокрасочного покрытия) и выдерживали до установления постоянного значения потенциала.

Для определения критического объемного содержания пигментов (КОСП) использовали разработанный на кафедре метод, основанный на контроле за проницаемостью покрытий, отличающихся уровнем пигментирования [31]. В качестве характеристики проницаемости использовали электрическую емкость системы окрашенная сталь-электролит.

Определение критического уровня наполнения покрытия в этом методе основывается на фиксации содержания пигмента, отвечающего резкому « повышению емкости, которое обусловлено появлением пор в объеме лакокрасочной пленки (в результате превышения КОСП). Используя переменно-токовый метод исследования, определяли электрическую емкость (С) системы сталь-покрытие-электролит при частоте 1 кГц на автоматическом мосте переменного тока Р 5016. ГЛАВА 3 Обсуждение результатов исследований

Результативность работы в области разработки лакокрасочных материалов противокоррозионного назначения во многом определяется арсеналом методов, используемых для исследования защитной способности покрытий на их основе. Эффективность этих методов в основном определяется корректностью получаемых данных и временными затратами на проведение коррозионных испытаний.

В связи с этим, одной из задач данной работы явилась разработка установки для исследования противокоррозионных свойств лакокрасочных покрытий, базирующейся на хронопотенциометрии предварительно поляризованного окрашенного металла, находящегося в контакте с электролитом, после размыкания поляризующей цепи. Метод исследования спада потенциала при разомкнутой поляризующей цепи (СПРП) давно привлек внимание исследователей, занимающихся изучением электрохимических процессов, в том числе коррозии металлов, относительной простотой аппаратурного оформления, высокими информативностью и экспрессностью. К достоинствам этого метода относится простота оценки омического сопротивления среды, контактирующей с металлом, что особенно важно при исследовании процессов растворения металлов в средах с низкой электропроводностью. Кроме того с его помощью могут быть получены все основные параметры процесса растворения металла (постоянные Тафеля, ток коррозии, сопротивление переносу заряда [158]). Однако нанесение на поверхность металлического субстрата изолирующей пленки значительно усложняет процесс получения и интерпретацию экспериментальных хронопотенциометрических кривых. Это связано с необходимостью использования регистрирующих приборов с высоким входным сопротивлением (превышающим омическое сопротивления лакокрасочной пленки, которое может составлять более 100 МОм), а также с трудностью разделения процессов, связанных с разрядом емкостей лакокрасочной пленки и двойного электрического слоя на дне ее пор [159].

Синтез и исследование свойств новых противокоррозионных пигментов

Синтез новых ингибирующих пигментов относится к наиболее перспективным направлениям развития сырьевой базы лакокрасочных материалов противокоррозионного назначения. Наиболее эффективными пигментами подобного типа до настоящего времени являются вещества, содержащие хром и свинец, придающие им высокую токсичность. Активно ведущийся в течение последних десятилетий поиск менее токсичной, полноценной в аспекте ингибирующей способности замены хром- и свинецсодержащих пигментов не завершен, так как в предлагаемых альтернативных вариантах уменьшение вредности не сочетается с эквивалентной противокоррозионной эффективностью. Поэтому продолжение поиска в этом направлении остается актуальной задачей.

В ряде работ показана перспективность использования в качестве ингибирующих пигментов соединений марганца (IV), и солей фосфоновых кислот, которые, выгодно отличаются от хромсодержащих пигментов меньшей токсичностью. В данной работе были синтезированы манганит-сульфты бария и соли оксиэтилидендифосфоновой кислоты и исследованы их пигментные и противокоррозионные свойства. Известно, что к факторам, способствующим проявлению различными соединениями свойств ингибирующих пигментов относится их окислительная способность. В частности, нами было показано [160], что оксид марганца (IV), относящийся к сильным окислителям, придает лакокрасочным покрытиям высокие противокоррозионные свойства за счет перевода стального субстрата в пассивное состояние. Исследование ингибирующей способности манганитов подтвердило эти результаты [161].

В данной работе, основываясь на результатах диссертационной работы М.Р.Зиганшиной [152], в качестве объекта исследования были выбраны манганит-сульфаты бария с различным соотношением сульфатов и манганитов. При синтезе поддерживали более высокое значение рН за счет добавления гидроксида калия (см. раздел 2.2.1). Из литературных данных известно, что пигменты - ингибиторы должны иметь определенную растворимость, благодаря которой водорастворимые компоненты, входящие в их состав осуществляют свою защитную функцию. Известно, что с увеличением растворимости в воде повышается противокоррозионное действие пигментов на начальной стадии развития подпленочной коррозии металла. Однако это обыкновенно ускоряет процесс выщелачивания ингибирующих компонентов пигмента из покрытия и снижение водостойкости последнего с потерей его защитных свойств. Поэтому основное применение в противокоррозионных грунтовках нашли пигменты, водорастворимость которых не превышает 5% [5]. В [152] было показано, что эффективным способом регулирования водорастворимости манганитов поливалентных металлов является их соосаждение с сульфатом бария.

Дальнейшие исследования показали, что водные вытяжки пигментов сохраняют свои противокоррозионные свойства и в присутствии коррозионно-активных веществ. В частности подтверждением этого могут служить данные, полученные в процессе титрования водным раствором хлорида натрия водных вытяжек, находящихся в контакте со стальной поверхностью. На рисунке 3.14 приведены характерные кривые, полученные методом, разработанным на кафедре [156]. В качестве критерия защитной способности защитной пленки, сформированной на поверхности стали под воздействием компонентов пигментных вытяжек, использовали так называемую критическую концентрацию хлорида натрия, отвечающую началу снижения потенциала стали. Очевидно, что это снижение связано с разрушением защитного слоя, формирующегося в результате взаимодействия поверхности стали с веществами, экстрагируемыми из пигмента, под воздействием хлорида натрия. Анализ представленных результатов (рисунок 3.14) показывает, что максимальная стойкость защитной пленки достигается при п=8 (что соответствует содержанию сульфата в продукте 87 %).

Снижение противокоррозионной эффективности смешанных солей бария при увеличении содержания сульфата выше восьми молей на моль манганата, очевидно, связано с возрастающим недостатком действующего начала (манганита), так как известно, что бланфикс (синтетический сульфат бария) относится к инертным наполнителям. Не столь очевидна причина увеличения способности вытяжек синтезированных манганат сульфатов подавлять коррозионный процесс при снижении содержания манганата от 100% до указанного оптимального соотношения компонентов.

Следует отметить, что, за исключением продукта с мольным соотношением манганит : сульфат, равным 1:2 , все полученные манганит-сульфаты по защитному действую водных вытяжек превосходят тетраоксихромат цинка, являющегося основой пигментной части подавляющего числа используемых в настоящее время отечественных грунтовок ингибирующего типа.

Исследования противокоррозионных свойств водных вытяжек пигментов позволяет выбрать, из синтезированных марганецсодержащих пигментов, наиболее перспективные, которыми на наш взгляд являются следующие: BaMn204 4BaS04, BaMn204 6BaS04 и BaMn204 8BaS04. Поэтому дальнейшие исследования пигментных свойств проводили для этого ряда пигментов. В таблице 3.2 указаны результаты исследования пигментных свойств синтезированных пигментов.

Похожие диссертации на Противокоррозионные свойства синтетических марганец- и фосфонатсодержащих пигментов и грунтовок на их основе