Разработка и оптимизация состава универсальной антикоррозионной грунт-эмали ускоренной сушки

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 3
Введение 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Механизм защитного действия лакокрасочных покрытий 7
1.2. Выбор ЛКМ 11
1.2.1. ПОЛИАКРИЛОВЫЕ ЛКМ 12
1.2.2. СТИРОЛ-АКРИЛОВЫЕ ЛКМ 13
1.2.3. АЛКИДНЫЕ ЛКМ 15
1.2.4. АЛКИДНО-ФЕНОЛЬНЫЕ ЛКМ 17
1.2.5. АЛКИДНО-СТИРОЛЬНЫЕ ЛКМ 17
1.2.6. АЛКИДНО-УРЕТАНОВЫЕ ЛКМ 18
1.2.7. КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ЛКМ 20
1.2.8. ЭПОКСИЭФИРНЫЕ ЛКМ 22
1.3 Сырьевые компоненты универсальной грунт-эмали 3в1 22
1.3.1. Фосфат цинка как антикоррозионный пигмент 26
1.3.2 Микротальк 32
1.3.3 Микрослюда 33
1.3.4 Микродоломит 35
1.3.5 Окись хрома пигментная 36
1.5 Выводы из литературного обзора 38

Весь текст будет доступен после покупки

В последнее время, из-за развития промышленности и строительства, интенсификации технологических процессов и резкого увеличения выплавляемых и используемых металлов, проблема коррозии и защиты металлов приобрела особую остроту и актуальность [1]. Когда металл подвергается воздействию атмосферы различных климатических и промышленных зон, а также химических и электрохимических процессов на его поверхности, происходят значительные изменения, которые могут привести к его полному разрушению. Коррозия наносит серьезный ущерб современной промышленности, так как требует значительных затрат на восстановление металлического оборудования, конструкций и сооружений.
Одной из самых распространенных форм коррозии является атмосферная коррозия, которая проявляется в разнообразных формах. Поэтому постоянное усовершенствование методов антикоррозионной защиты остается важной задачей.
На сегодняшний день в области лакокрасочных покрытий важными направлениями являются увеличение ассортимента и снижение затрат на покрытие. Это достигается с помощью новых пигментов, полученных из недорогих материалов и сочетающих в себе различные виды пленкообразующих.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Защита от коррозии является важной проблемой с научной точки зрения, особенно для промышленно развитых стран с обширными металлургическими ресурсами. С каждым годом повышаются требования к надежности и стойкости конструкционных материалов и металлоконструкций к коррозии, а также необходимость совершенствования методов защиты.В Российской Федерации проблема коррозии усугубляется быстрым старением основных металлических ресурсов, физическим и моральным износом, недостаточной реконструкцией и возобновляемостью оборудования. В то же время, постоянное развитие и интенсивный рост таких отраслей экономики, как электроэнергия, транспорт и химическая промышленность способствуют повышению коррозионной стойкости металлов.
Существует около 20 способов защиты металлических изделий от ржавчины, в том числе легирование металла на этапе его производства, защитная химическая обработка, индукция коррозии (электрохимическая). Некоторые из них имеют временную защиту. На сегодняшний день наиболее распространенными способами борьбы с ржавчиной являются нанесение антикоррозийных составов. Они составляют 85% от всех способов борьбы с ржавчиной и препятствуют проникновению влаги и газов в металл. Лучшее покрытие для защиты от коррозии должно обладать высоким проникающим свойством, высокой адгезией, хорошей адгезией, низкой влагопоглощаемостью и высокой адгезией. Изоляционные пленки на металлических поверхностях. Антикоррозийная защита имеет возможность варьироваться по эксплуатационным, технологическим и экономическим характеристикам при выборе систем окраски. В большинстве случаев, ЛКМ используются в виде многослойного покрытия, известного как "система ЛКП", которая состоит из грунтовочного слоя, покрывного слоя и промежуточного слоя. В результате получается однородная пленка, которая обеспечивает хорошую адгезию к поверхности и связывает верхний слой с поверхностью.
Эффективность и качество покрытия зависят от многих факторов: свойства самого материала (в том числе химическая основа, наполнители и пигменты); условия и способы нанесения защитных составов; подготовка поверхности к нанесению краски и т.д. Эти факторы существенно влияют на качество и защитные свойства покрытия.
Характеристики лакокрасочного материала определяются ее способностью обеспечивать долговременную защиту. При формировании пленки покрытия из растворов полимеров образуются микропоры (структурные) и макропоры, возникающие при удалении растворителя и газов, адсорбированных на поверхности подложки. Антикоррозионное действие антикоррозионно-эмалевых грунтовок обусловлено замедлением коррозионных процессов на границе раздела «металл — пленка покрытия». Этот замедляющий эффект может быть связан с адгезией покрытия к поверхности, что ограничивает доступ необходимых для развития коррозии веществ (влаги, электролита), а также с увеличением электрического сопротивления материала покрытия за счет наличие в составе пигментов-ингибиторов грунт-эмаль.
Барьерные свойства лакокрасочного покрытия основаны на пассивирующем эффекте грунт-эмалей и защитных свойствах внешних слоев эмали. Проникновение влаги, газов и электролитов через пленки лакокрасочных покрытий происходит как капиллярным, так и диффузионным путем. При длительном контакте лакокрасочной пленки с влагой начинается процесс поглощения влаги лакокрасочным покрытием за счет диффузионных процессов. Адсорбция молекул воды и электролитов на поверхности металла снижает адгезию покрытия к поверхности и способствует развитию коррозии под покрытием.
Согласно данным отраслевой литературы [1], около четверти всего производимого в мире металла ежегодно разрушается в результате взаимодействия металлоконструкций с агрессивной средой. Восстановление металлического оборудования, сооружений и сооружений, применение дорогостоящих методов защиты от коррозии, а также регулирование скорости коррозии требуют значительных материальных затрат. Прямые потери от коррозии составляют в среднем от 4 до 5% национального дохода в промышленно развитых странах. [1, 2].
1.1 Механизм защитного действия лакокрасочных покрытий
Защитные свойства лакокрасочных покрытий определяются двумя основными причинами: 1) механической изоляцией поверхности от воздействия окружающей среды и 2) химическим взаимодействием покрытия с металлом.
Барьерный эффект поверхности металла может быть достигнут, когда лакокрасочное покрытие сплошное, не имеет пор, когда сам материал покрытия не набухает в воде, является газо- и водонепроницаемым и, наконец, когда покрытие правильно сцеплено с поверхностью из металла. В действительности такой вид изоляции осуществляется путем нанесения на поверхность металлического изделия большого количества битумного состава, изолирующего металл от механических воздействий.
Большинство покрытий, получаемых из металла, не обеспечивают достаточного изоляционного эффекта по причине образования пор и набуханий, а также недостаточных адгезивных свойств. В результате возникает необходимость в химических процессах, препятствующих коррозии.
Химическое взаимодействие между материалом покрытия и металлом наиболее заметно в случае наличия в нем химических веществ, способных замедлить коррозию. Такие вещества обычно находятся в краске или пигментной области.
Способность краски препятствовать или замедлять образование коррозии металлов определяется пятью основными группами ее свойств:
-барьерными;
-адгезионными;
-диэлектрическими;
-пассивирующими;
-физико-механическими.
В зависимости от того, какие из этих характеристик наиболее важны, эксперты оценивают их по-разному: одни считают важнейшим барьерное свойство, другие - адгезионное сопротивление пленке; третьи называют ключом к успеху омическую прочность. Кроме того, барьерное покрытие является комплексом свойств, которое также взаимосвязано и взаимовлияет. Для различных покрытий, сред и материалов могут быть присущи те или иные свойства.
Барьерные свойства покрытия - препятствуют прониканию воды через пленку к металлу, кислорода, хлоридов и других коррозионных агентов, и удаление через пленку в среду продуктов, которые образуются вследствие коррозии; и, во-вторых, самому противостоять воздействию среды. Такие свойства покрытия, как проницаемость и сорбция, тесно связаны со структурой полимерной пленки, ее наполнением, степенью гидрофильности и пр. Различают полимеры линейные и с трехмерной структурой. Очевидно, что полимер с частой трехмерной сеткой является большим препятствием для частиц среды, чем линейный полимер. Полимер с гидрофильными и полярными группами будет более активно сорбировать воду, чем полимер гидрофобный. Проницаемость пленки будет меньше, если ее наполнить, например, частицами стекла чешуйчатой формы.
Адгезивные свойства покрытия обусловлены сложными химическими, химическими и электрическими взаимодействиями полимера (физическое, химическое, электрическое) с активными центрами металлов. Возникающие связи не позволяют металлу взаимодействовать с агрессивными средами, в результате чего возникает коррозия. По сути, чем больше адгезивных связей между металлом и полимерным покрытием, тем ниже вероятность возникновения коррозии на этих участках.
Диэлектрические свойства покрытия характеризуют удельное сопротивление поверхности в среде, которое составляется из двух составляющих: омическое и поляризационное. Действие электрического сопротивления заключается в том, что оно ограничивает поток электронов и ионов через поверхность металла, тем самым ограничивая анодные процессы и ускоряя катодные. Установлена связь между электростатическим сопротивлением и барьерными характеристиками покрытия. Например, для защиты от морской воды используют покрытия с сопротивлением не менее 105 Ом/см2.
Пассивирующие свойства отвечают за способность покрытия пассивировать металл под пленкой покрытия в местах нарушения адгезии с помощью экстрагируемых из покрытия пигментов или ингибиторов коррозии. Пассивирующие свойства могут проявляться не металле по-разному: изменением потенциала анодных или катодных участков, изменением рН среды под пленкой, возникновение оксидных пленок и ингибиторов. Действенность пигментов и ингибиторов в материале характеризуется нужным содержанием пассивирующего раствора под пленкой и временем поддержания металла в состоянии пассивации.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Коррозия и защита металлических конструкций и оборудования / И. М. Жарский [и др.]. М.: Высшая школа, 2012. 303 с.
2. Ефремов П. П. «МС» – лакокрасочные материалы для антикоррозионной защиты // Промышленная окраска. 2006. № 6. С. 12–14.
3. Дринберг А. С., Ицко Э. Ф., Калинская Т. В. Антикоррозионные грунт-эмали. СПб.: ООО «НИПРОИНКС ЛКМ и ПиОП», 2006. 168 с.
4. Принципы выбора антикоррозионной защиты металлоконструкций // Промышленная окраска. 2007. № 2. С. 17–19.
5. Ильдарханова Ф. И. Принципы разработки систем антикоррозионных покрытий // Промышленная окраска. 2007. № 6. С. 6–11.
6. Рейбман П. И. Защитные лакокрасочные покрытия. Л.: Химия, 1982. 320 с.
7. Ильдарханова Ф. И. Принципы разработки систем антикоррозионных покрытий // Промышленная окраска. 2007. № 5. С. 22–27.
8. Кухта Т. Н., Прокопчук Н. Р. Порошковые полиэфирные краски: состав, технология получения // Материалы, технологии, инструменты. 2014. Т. 19, № 3. С. 21–28.
9. Кухта Т. Н., Прокопчук Н. Р. Экспресс метод оценки долговечности покрытий из порошковых красок // Извест. Нац. академии наук Беларуси. Сер.физ.-техн. наук. 2014. № 1. С. 20–24.
10. ProkopchukN. R., KukhtaT. N., HowellB. A. Environmentaldurabilityofpolyesterpaintcoalings. Chemical and structure modification of polymer.Вэртаун, Нью-Джерси: Appleacademicpress, 2015.361 p.
11. Шутова А. Л., Лещинская И. К., Прокопчук Н. Р. Влияние степени наполнения композиций на основе алкидно-стирольного олигомера на защитные свойства покрытий // Материалы, технологии, инструменты. 2010. Т. 15, № 4. С. 88–93.

Весь текст будет доступен после покупки