Исследование влияния способа подготовки поверхности металла на защитные свойства эпоксидных покрытий

По полученным данным можно сделать вывод о том, что порошок Л703-Г230 является наполнителем - эластификатором, а порошок Е828-Г230 - упрочняющим наполнителем.

Таким образом, в работе установлено, что в результате совместного отверждения дианового и алифатического ЭО не происходит разделения фаз и образования взаимопроникающих эпоксиаминных сеток, а формируется единая эпоксиаминная сетка, включающая в себя фрагменты дианового и алифатического ЭО. Предварительно отвержденные и измельченные эпоксиаминные полимеры, в зависимости от своей природы и природы матрицы, могут служить упрочняющими или эластифицирующими наполнителями, причем частицы наполнителя в матрице представляют собой взаимопроникающие эпоксиаминные сетки.

УДК 61.65.81

А.А. Калинин, Л.А. Оносова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА НА ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ.

In the yielded job relations between methods of preparation of metal and service properties of epoxy paint coatings are presented.

В данной работе описываются зависимости между методами подготовки металла и эксплуатационными свойствами эпоксидных лакокрасочных покрытий.

Ежегодно около четверти всего произведенного в мире металла теряется в результате протекания коррозионных процессов. Одним из наиболее распространенных способов защиты от коррозии является нанесение лакокрасочных покрытий. В то же время качество антикоррозионных покрытий и срок их службы в значительной степени обусловлены характером подготовки поверхности металла перед окраской.

Цель подготовки - удаление с поверхности металла оксидов, жировых и механических загрязнений, а также повышение противокоррозионной стойкости металла путем нанесения фосфатного слоя [1,2].

В данной работе были опробованы следующие способы подготовки поверхности стали 3: - механическая очистка абразивом; - обезжиривание водным щелочным раствором кальцинированной соды(30г/л) при Т=80°С в течение 3 минут; - ингибирование водным раствором NaNO2 (0,3%) при Т=60°С в течение 2 минут; - фосфатирование металла водным раствором Zn(H2PO4)2H2O (кислотность К=18-22 точки) при Т=60°С в течение 15 минут; - пассивирование водным раствором CrO3 (0,05 г/л) при Т=80°С в течение 3 минут.

На подготовленную соответствующим образом поверхность металлических стержней наносили окунанием композицию на основе эпоксидного олигомера ЭД-20 и поли-аминного отвердителя диэтилентриамина. Наносилось трехслойное покрытие с промежуточной сушкой между слоями. Отверждение проводили в естественных условиях при 20±2°С и при температуре 100±2°С. толщина сформированного покрытия составила 150 10 мкм. Испытание защитных свойств покрытий проводили в дистиллированной воде, 3% растворе NaCl и 3% растворе H2SO4 при температуре 20±3°С. При этом оценивались декоративные и противокоррозионные свойства покрытий в процессе выдержки в агрессивных средах.

Изменение внешнего вида покрытий характеризовали появлением пузырей, образованием трещин и отслаиваний. Образование пузырей является весьма распростра-

ненным явлением в покрытиях при их испытаниях в жидких средах. Они, как правило, возникают на границе раздела покрытие-подложка. Возникновение пузырей обусловлено различной активностью паров по обе стороны полупроницаемой пленки, а также наличием на границе раздела покрытие-подложка осмотически активных водорастворимых веществ. Появление пузырей приводит к снижению адгезионной прочности покрытия за счет внедрения молекул воды на границу раздела.

При испытании лакокрасочных покрытий различают пузыри следующих типов: А и В - пузыри, не содержащие жидкости, Б и Г - пузыри, содержащие жидкость. В наших системах образовались только пузыри типа А и В.

Степень разрушения поверхности покрытия вследствие возникновения пузырей в начале оценивали по пятибалльной шкале исходя из размера разрушений, а затем количественно рассчитывали ее по установленным относительным оценкам а и а1 и коэффициентам весомости в соответствии с формулой :

П = 0,4а + 0,6а1,

где 0,4 - коэффициент весомости линейного размера пузырей; 0,6 - коэффициент весомости площади разрушения [4].

Полученные данные для различных агрессивных сред приведены на рис. 1.

Температура отверждения 20 С

Виды подготовки поверхности

Температура отверждения 100С

к

г

о

&

М

Рис. 1. Влияние способа подготовки поверхности на декоративные свойства покрытий. Виды подготовки поверхности: 1- механическая; 2-обезжиривание; 3-ингибирование; 4-фосфатирование; 5-пассивирование. *Время до появления пузырей на поверхности покрытия

Как видно из рисунка 1 способ подготовки поверхности очень сильно влияет на декоративные свойства покрытия. При естественном отверждении при 20±2°С механическая обработка дала неудовлетворительные результаты, так как после испытания произошло изменение цвета поверхности образца, образовались несквозные открытые поры, внутренние пузыри, произошло частичное отслаивание покрытия. Такой способ подготовки как обезжиривание показал лучшие результаты: произошло лишь незначительное отслоение покрытия, его помутнение, образование внутренних белых пузырей, но масштаб этих разрушений значительно меньше, чем при механической обработке. Ингибирование поверхности дало схожие результаты с обезжириванием поверхности, но пленка осталась в более хорошем состояние: произошло лишь образование небольшого числа внутренних белых пузырей, небольшое побеление покрытия. Фосфатирова-ние и пассивирование поверхности металла значительно улучшило свойства покрытий: произошло незначительное помутнение пленки, образование очень малого количества мелких прозрачных внутренних пузырей, нет отслаивания. Однако при обработке поверхности фосфатированием образовалось больше открытых несквозных пор, по сравнению с обработкой пассивированием.

Исследование образцов с отверждением покрытия при температуре 100±2°С дало схожие результаты с естественным отверждением. Но при этом покрытие на всех этих образцах после испытания осталось гладким, прозрачным, ни на одном из них не произошло отслоение покрытия, по сравнению с образцами при естественном отверждение. При механической обработке поверхности образовались прозрачные внутренние пузыри. Аналогичное разрушение наблюдалось и на обезжиренной поверхности, но была затронута меньшая площадь покрытия. Ощутимое отличие от них дало ингибирование поверхности. Произошло образование лишь небольшого числа внутренних пузырей. Существенное отличие от всех показали образцы с фосфатированием и пассивированием поверхности металла перед окраской. Произошло лишь появление очень малого количества мелких прозрачных внутренних пузырьков без коррозии.

Все виды разрушений, приводящие к потере защитного действия покрытий при испытаниях в жидких агрессивных средах оцениваются по пятибалльной шкале (высший балл - 1, низший -5). Тем не менее, такая система оценки свойств покрытий является условной и для более точного определения состояния покрытий в процессе испытаний применяют обобщенную количественную оценку. Обобщенная количественная оценка изменения противокоррозионных свойств лакокрасочных покрытий (АЗ) при испытании составлена с учетом влияния отдельных видов разрушения и определяется по формуле

АЗ = ХР + ХТ + ХС + ХСМ + ХП + ХК, где Р, Т, С, СМ, П, К - условное обозначение следующих видов разрушения: растворение, растрескивание, отслаивание, сморщивание пленки, пузыри на пленке, коррозия металла [4].

Полученные нами данные о обобщенной количественной оценке изменения противокоррозионных свойств лакокрасочных покрытий (АЗ) приведены в таблице 1.

Табл. 1. Обобщенная количественная оценка изменения противокоррозионных свойств лакокрасочных покрытий (АЗ) при испытании в агрессивных средах.

Вид подготовки поверхности металла Температура отверждения

20±2°С 100±2°С

Механическая 0,460 0,608

Обезжиривание 0,664 0,628

Ингибирование 0,762 0,820

Фосфатирование 0,924 0,952

Пассивирование 0,940 0,952

Как видно из таблицы способ подготовки очень сильно влияет на срок службы и свойства покрытия. Обобщенная количественная оценка противокоррозионных свойств лакокрасочного покрытия (АЗ) показала, что срок службы покрытия нанесенного на образец с предварительно пассивированной поверхностью в 1,5 раза дольше, чем при механической обработке, в 1,4 раза дольше, чем при обезжиривании, в 1,2 раза дольше, чем при ингибировании и практически такой же, как при фосфатировании. Так же на этом образце лучше декоративные свойства покрытия.

Аналогичная зависимость срока службы покрытия от способа подготовки поверхности наблюдается и для эпоксиаминных композиций, отвержденных при 100°С. Так, обобщенная количественная оценка противокоррозионных свойств лакокрасочного покрытия (АЗ) показала, что срок службы покрытия нанесенного на эти образцы в 2 раза дольше, чем при механической обработке, в 1,5 раза дольше, чем при обезжиривании, в 1,2 раза дольше, чем при ингибировании поверхности.

В тоже время, следует отметить, что несмотря на явное отличие в свойствах исследуемых покрытий ни в одном случае не произошло нарушение сплошности покрытия, что было подтверждено оценкой их пористости [3].

Таким образом, в работе показано, что качественный процесс подготовки поверхности металла обеспечивает длительный срок службы покрытия в жидких агрессивных средах.

Список литературы

1. Левитина, И.В. Современные технологии подготовки поверхности перед окраской/ И.В. Левитина, И.В. Мефодин //Промышленная окраска, №2, 2007, с. 30-32

2. Парсаданов, В.Г. Влияние состояния поверхности металлов на качество подготовки поверхности и свойства лакокрасочных покрытий /В.Г. Парсаданов, Е.Ф. Акимова, Л.А. Козлова //Промышленная окраска, №6, 2005, с.40-43

3. Яковлев, А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий /А.Д. Яковлев Л: Химия 1989.-384с.

4. Карякина, М.И. «Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю производств лакокрасочных материалов и покрытий» //М.И. Карякина М.: Химия, 1989

УДК 678

Н.К. Калинина, Н.В. Костромина, В.С. Осипчик

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

СПОСОБЫ СОВМЕЩЕНИЯ ЭПОКСИДНОГО ОЛИГОМЕРА С ХЛОРСУЛЬФИРОВАННЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ.

Chlorosulfonated polyethylene due to own properties is the good base to prepare the corrosion-protective covers. With the aim to create such materials the possibility of modify it by epoxy resins and atactic polypropylene were investigated in this work.

Хлорсульфированный полиэтилен, благодаря своим свойствам, является хорошей основой для приготовления коррозионно-стойких покрытий. С целью создания подобных материалов в данной работе исследована возможность модификации хлорсульфированного полиэтилена эпоксидной смолой ЭД-20 и окисленным атактическим полипропиленом.

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) находит все большее распространение в качестве защитного материала. Покрытия на его основе отличает ряд ценных свойств: атмосферостойкость, в том числе к УФ-излучению, озону; стойкость к минеральным кислотам, основаниям и растворам солей; низкая газопроницаемость; сохранение эластичности при отрицательных температурах; стойкость к действию микроорганизмов, плесени. К сожалению, эти покрытия имеют невысокую адгезию к металлическим подложкам, что является существенным недостатком, и ограничивает их использование [1].

Одним из путей решения данной проблемы является модификация ХСПЭ; в частности, введение эпоксидного олигомера в такие системы позволяет повысить прочностные и адгезионные свойства [2].

Хлорсульфированный полиэтилен приобретает свои ценные свойства с образованием в нем пространственно-сшитой структуры. В качестве сшивающих агентов холодного отверждения для ХСПЭ применяют различные аминосодержащие соединения. Эпоксидные олигомеры могут отверждаться теми же аминными соединениями, что и ХСПЭ, образуя при этом сшитую структуру.