Свойства покрытий на основе акрилатных дисперсий, наполненных марганецсодержащими пигментами

М. Р. Зиганшина

СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АКРИЛАТНЫХ ДИСПЕРСИЙ,

НАПОЛНЕННЫХ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИМИ ПИГМЕНТАМИ

Ключевые слова: воднодисперсионные лакокрасочные материалы, марганецсодержащие пигменты, защита от коррозии, противокоррозионные испытания, защитные покрытия.

Исследованы свойства противокоррозионных покрытий на основе дисперсии «Лакротен Э241» пигментированных соединениями марганца. Установлено, что включение синтезированных пигментов в состав покрытий повышает их способность подавлять подпленочную коррозию стали.

Key words: water-dispersion paints and varnishes, pigments, manganese, corrosion protection,

anti-testing, the protective coating.

The properties of anticorrosive coatings based on dispersion "Lakroten E241" pigmented compounds of manganese. It was established that the inclusion of the synthesized pigments in the coatings increases their ability to inhibit corrosion of steel.

В настоящее время в связи с обострением экологических проблем особое внимание при разработке рецептур лакокрасочных материалов уделяют токсичности компонентов, входящих в их состав. Одной из наиболее острых проблем, требующих незамедлительного решения, является замена токсичных противокоррозионных пигментов, входящих в состав грунтовок ингибирующего типа. В связи с этим весьма актуальны исследования, направленные на разработку менее токсичных соединений, обеспечивающих высокие защитные свойства грунтовочных покрытий. В последние годы появились работы, показывающие, что одним из путей снижения токсичности противокоррозионных грунтовок является замена хромсодержащих пигментов на соединения марганца. Ранее проводимые исследования показали, что наиболее интересными в этом плане пигментами являются МФК и МСБ - синтезированные методом осаждения и МБ - синтезированный прокалочным методом марганец (IV), (V) - содержащие соединения. Свойства полученных соединений и грунтовочного цинкового крона представлены в таблице 1.

Защитные свойства покрытий противокоррозионного назначения зависят не только от пигмента-ингибитора, входящего в его состав, но и от пленкообразующего. В случае покрытий противокоррозионного назначения определяющими факторами при выборе пленкообразующего являются химическая стойкость материала, его сцепление с защищаемой поверхностью и изолирующая способность.

В связи с тенденцией сокращения использования органических растворителей в лакокрасочных материалах производство и применение водно-дисперсионных красок неуклонно возрастает, расширяется их ассортимент.

Преимущество водно-дисперсионных лакокрасочных материалов, очевидно, они не имеют запаха, быстро высыхают, легко наносятся на поверхность. В качестве пленкообразующей системы для исследования была выбрана водная стирол-акрилатная дисперсия -

Лакротэн Э-241, которая, как показали предварительные исследования, оптимально пригодна в противокоррозионных грунтовках.

Таблица 1 - Свойства пигментов, используемых для наполнения

Пигмент Средняя степень окисления марганца Цвет рН, водной вытяжки Маслоемкость 1 рода, г/100г 3 Плотность, г/см сч м/ /г ,ь т с о н с и в ы р к Содержание веществ растворимых в воде, %

МФК 4 коричневый 7 51 3,41 30 0,5

МСБ 5 фиолетовый 8 14,3 4,2 20 0,5

МБ 5 зеленый 12 10 4,25 135 0,5

ТОХЦ - желтый 7-8 30-35 3,41- 3,59 160-180 0,1-0,5

Так как к основным факторам, способствующим протеканию коррозионных процессов под покрытием, относится воздействие влаги, содержащей электролиты, особое внимание следует уделять уровню изолирующей способности лакокрасочной пленки. Кроме того важной составляющей защитных свойств покрытия является ингибирующая способность соединений, экстрагируемых из его компонентов водой, диффундирующей через лакокрасочную пленку. Для исследования барьерных и ингибирующих свойств покрытий на основе синтезированных пигментов были использованы результаты значения электрической емкости системы окрашенный металл-электролит (С) и установившегося коррозионного потенциала (Е) стали под покрытием, а также визуальной оценки состояния образцов, через 1000 ч воздействия на окрашенную сталь 3%-го водного раствора хлорида натрия.

Для исследований было приготовлены композиции объемное содержанием пигмента, в которых изменяется от 2 до 12 об.%. Заметная разница пределов наполнения водных дисперсий от пленкообразующих систем, содержащих органические растворители объясняется тем, что водные обладают пониженной «пигментоемкостью» из-за высокого соотношения диаметра частиц пленкообразователя к диаметру частиц пигмента и, кроме того, формирование межфазной границы пигмент - пленкообразователь в покрытии на основе пигментированных дисперсий осложняется низкой подвижностью макромолекул пленко-образователя, что может привести к снижению межфазной адгезии и повышению дефектности лакокрасочной пленки.

На рисунке 1 представлены кривые изменения значений электрической емкости системы окрашенный металл - электролит от наполнения через 1000 часов испытаний. Для образцов с наполнением ниже критического наблюдаются относительно близкие значения емкости, которые находятся в пределах значений характерных для покрытий с высокими барьерными характеристиками.

Рис. 1 - Изменение значений электрической емкости сталь - окрашенное покрытие -электролит от уровня наполнения (время контакта электролита с покрытием 1000 часов): 1 - МСБ; 2 - МБ; 3 - МФК

На рисунке 2 представлены кривые изменения значений коррозионного потенциала системы окрашенный металл - электролит от наполнения через 1000 часов испытаний. Значения коррозионного потенциала лежат в области положительных значений, что свидетельствует о торможении коррозионных процессов.

Рис. 2 - Изменение значений коррозионного потенциала системы сталь - окрашенное покрытие - электролит от уровня наполнения (время контакта электролита с покрытием 1000 часов): 1 - МСБ; 2 - МБ; 3 - МФК

Результаты комплексной оценки пигментированных покрытий представлены в таблице 2. Данные полученные в результате исследования непигментированного покрытия на основе Лакротэн Э - 241 свидетельствуют о том, что непигментированное покрытие обладает худшими защитными свойствами.

Таблица 2 - Результаты комплексной оценки пигментированных покрытий

ОСП, % С, нФ Е, мВ Площадь пузырей, % Площадь коррозии, % Адгезия, балл

до опыта после опыта

МБ

2 0,26 284 0 0 1 1

4 0,53 117

6 0,34 147

8 0,70 373

10 1,12 342

12 3,44 -119 5

МФК

2 1,90 170 0 0 1 1

4 0,36 180

6 0,50 213

8 1,10 210

10 1,50 170

12 2,60 -120 5

МСБ

2 0,26 200 0 0 1 1

4 0,32 210

6 0,51 190

8 1,60 158

10 4,52 -105 5

непигментированное покрытие

0 3,96 -210 0 5 1 1

ТОХЦ

4-7 8 ,6 - ,2 134-195 0 0 1 1

8 3,20 -117 1

Судя по результатам сравнительной оценки защитных свойств покрытий, выбранных композиций и сравнение, полученных данных с данными для ТОХЦ, представленных в таблице 2, можно сделать вывод о том, что синтезированные пигменты МФК, МСБ и МБ, по противокоррозионной эффективности не уступают, а в некоторых случаях превосходят ТОХЦ и при этом значительно менее токсичны (более чем в 30 раз).

Литература

1. Зиганшина, М.Р. Оценка противокоррозионных свойств марганцевой голубой / М.Р. Зиганшина, С.Н. Степин, О.Л. Афанасьев и др. // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2007. - №9. - С. 19-22

2. Зиганшина, М.Р. Противокоррозионные свойства покрытий, пигментированных соединениями марганца / М.Р. Зиганшина // 5-я Международная научно-практическая конференция. Современные тенденции в производстве лакокрасочных материалов. - М., 2007 г.

© М. Р. Зиганшина - канд. хим. наук, доц. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных композиции КГТУ, zigmay4@mail.ru.