Механохимическая модификация ферритного магниевого пигмента

УДК 667.622.1

С. А. Ситнов, А. А. Каюмов, А. В. Вахин,

С. Н. Степин

МЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ФЕРРИТНОГО МАГНИЕВОГО ПИГМЕНТА

Ключевые слова: керновый пигмент, механохимическая модификация поверхности.

Исследованы свойства ферритного магниевого пигмента модифицированного оксиэтилендифосфоновой кислотой. Определено предельное количество модификатора, выше которого конверсия поверхностного слоя пигмента прекращается.

Keywords: core pigment, mechanochemical surface modification.

Investigated the properties of magnesium ferrite pigment modified oksietilendiphosphonic acid.

The limiting amount of modifier, above which the conversion of the surface layer of the pigment stops.

Защита металлических изделий и сооружений от постоянно возрастающей коррозионной активности окружающей среды является важной народнохозяйственной задачей. К наиболее экономичным и одновременно эффективным методам предотвращения коррозионного поражения относится нанесение лакокрасочных покрытий, антикоррозионная эффективность которых может быть обеспечена ферритными пигментами, характеризующимися низкой токсичностью. Перспективным способом синтеза ферритных пигментов является метод с использованием в качестве сырья отходов металлургического производства и различных источников солеобразующих металлов [1]. В частности, в качестве последних могут использоваться природные доломиты [2].

В данной работе исследовали возможность повышения ингибирующей способности ферритов, полученных прокаливанием смеси бегхаузной пыли и доломита путем поверхностной модификации оксиэтилендифосфоновой кислотой (ОЭДФ). Обработкой смесей пигмента и ОЭДФ, содержащих 1, 2, 3, 4, 5 % мас. модификатора в вибрационном чашечном истирателе ИВ-1 получили ряд продуктов модификации из расчета содержания ОЭДФ в исходной смеси

Маслоемкость и плотность (характеристики пигментов, важных с точки зрения их использования в составе лакокрасочных материалов) определяли соответственно по ГОСТ 2119.8-75 и ГОСТ 21119.5-75. Содержание водорастворимых веществ в пигментах определяли по методике, приведенной в [3]. Ингибирующую способность исследуемых пигментов (водных вытяжек в 3 % растворе NaCl) оценивали по току коррозии стали, определяемого расчетным путем по уравнению Штерна-гири из поляризационных кривых. Их снимали в трехэлектродной ячейке на потенциостате IPC-Pro методом малой линейной поляризации (±30 мВ) при скорости разверстки потенциала 0,2 мВ/мин. Рабочим электродом служила сталь 08 кп. Площадь рабочей поверхности составляла 7,1 см2. Водные вытяжки получали по методике, описанной в [3].

Для оценки эффективности конверсионного взаимодействия ОДФК с ферритом последний после обработки суспендировали в этиловом спирте в массовом соотношении 1:10, после чего определяли рН полученной суспензии и содержание нелетучих веществ в ее дисперсионной среде, отделенной от пигмента центрифугированием.

Анализ результатов, приведенных в табл.1 позволяет сделать вывод о том, что поверхностная обработка не оказывает заметного влияния на маслоёмкость и плотность пигмента.

Значение pH суспензии также практически не претерпевает изменений до 2 %-го содержания модификатора (рис. 1), что в сочетании с данными по содержанию нелетучих веществ в дисперсионной среде (рис. 2), свидетельствует о протекания конверсионного

133

процесса превращения поверхностного слоя пигментных частиц в соль ОЭДФ. Дальнейшее добавление модификатора, очевидно, является избыточным и появление кислоты в дисперсионной среде приводит к падению рН и росту растворимых в спирте веществ.

Таблица 1 - Свойства пигментов

Показатель Феррит магния Содержание ОЭДФ в исходной смеси, % мас.

1 2 3 4 5

Маслоёмкость, г/100 г 15,2 15,1 І4,4 14,9 15,7 14,7

Плотность, кг/м3 339G 34GG 334G 339G 335G 331G

Содержание водорастворимых веществ, % G,S5 G,S2 G,7G G,6S G,7S G,9G

Содержание ОЭДФ в исходной смеси, %мас.

Рис. 1 - Зависимость рН спиртовой суспензии ферритного пигмента от содержания ОЭДФ в исходной смеси

Содержание ОЭДФ в исходной смеси, %мас.

Рис. 2 - Зависимость содержания спирторастворимых веществ в пигменте от содержания ОЭДФ в исходной смеси

Результаты определения тока коррозии, приведенные на рис.3, позволяют сделать вывод о положительном влиянии модификации ферритного пигмента на ингибирующую способность. Ток коррозии в водных вытяжках пигментов ниже, чем в вытяжке высокоэффективного антикоррозионного пигмента тетраоксихромата цинка (15 мкА/см2).

К

К

м

О

Л

Л

§

о

о

X

н

о

ч

с

Содержание ОЭДФ в исходной смеси, %мас.

Рис. 3 - Зависимость плотности тока коррозии от содержания ОЭДФ в исходной смеси

Таким образом, в результате проделанных исследований показана возможность механохимической модификации дифосфоновой кислотой пигментного феррита магния, найдена оптимальное содержание модификатора, отвечающее максимальному увеличению противокоррозионной эффективности пигмента.

Литература

1. Усманов, И.В. Ферритный пигмент на основе отходов литейного производства / И. В. Усманов, А. В. Вахин, А. П. Светлаков, С. Н. Степин // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2008. - № 10. С.40-42.

2. Страхов, Н.М. О типах и генезисе доломитовых пород. В кн.: Труды Геологического института АН СССР / Н.М. Страхов. - М., 1956.

3. Горловский, И.А. Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам / И.А. Горловский, А.А. Индейкин, И.А. Толмачев. - Л.: Химия, 1990. - 240 с.

© С. А. Ситнов - асп. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ; А. А. Каюмов - асп. той же кафедры; А. В. Вахин - канд. техн. наук, инж. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ, vahin11@kstu.ru; С. Н. Степин - д-р хим. наук, проф., зав. каф. кафедры химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ.