Применение фосфоната кальция для пигментирования противокоррозионных покрытий

УДК 675.6

О. П. Кузнецова

ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОНАТА КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ПИГМЕНТИРОВАНИЯ ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Ключевые слова: фосфонат кальция, электрическая емкость, пассивация.

В работе проведено исследование по использованию осажденного фосфоната кальция в качестве малотоксичного противокоррозионного компонента пигментной части лакокрасочных грунтовок.

Keywords: calcium phosphonate, electric capacity, passivation.

In a study on the use ofprecipitated calcium phosphonate as a component of low-toxic anticorrosive pigments ofpaint primers.

Ранее были исследованы свойства порошкообразного фосфоната кальция, полученного методом осаждения (ОФК). Результаты исследования показали, что фосфонат может быть использован в качестве пигмента в лакокрасочных материалах, данные представлены в табл. 1 [1].

Таблица 1 - Свойства осажденного пигментного фосфоната кальция

Выход пигмента, % Содержание водораствори мых веществ, % Плотность, г/см3 Маслоемкость первого рода, г/100г рН водной вытяжки

98,3 0,2 1,93 36,6 9,35

Полученный осажденный фосфонат кальция относится к пигментам с щелочной реакцией водной вытяжки. С учетом предполагаемой области применения полученных продуктов это можно отнести к достоинствам, так как известно, что повышение рН среды, контактирующей с поверхностью стали, расширяет область значений потенциала коррозии, отвечающих пассивации металла. В частности, результаты хронопотенциометрических измерений, представленных на рисунке 1, показали, что водная вытяжка ОФК обладает способностью пассивировать поверхность стали [2].

300 250 200 150 100 50 0

Рис. 1 - Хронопотенциометрическая кривая стали, находящейся в контакте с водной вытяжкой пигмента ОФК

Результаты потенциометрического титрования водных вытяжек образца пигмента водным раствором №С1 (рис. 2) свидетельствуют о достаточно высокой защитной способности пассивной пленки, формируемой на поверхности стали при ее контакте с вытяжкой ОФК (значение критической концентрации хлорида натрия (С№акр), полученное в соответствии с [3], составила 150 ммоль/л).

200

150

100 50 0 -50 -100

Е, мВ CNaCl, ммоль/л

1 50 100 2(

Рис. 2 - Характерная кривая изменения потенциала (Е) стали в процессе титрования контактирующей с ней пигментной вытяжки ОФК водным раствором хлорида натрия

На следующем этапе исследования были созданы противокоррозионные грунтовки, по составу пигментной части аналогичной рецептуре ГФ-0119, содержащей в качестве ингибирующего компонента фосфонат кальция взамен токсичного тетраоксихромата цинка (ТОХЦ) [4].

Результаты хронопотенциометрических

измерений системы «окрашенный

металл/электролит», позволяет сделать вывод о том, что защитные свойства ПК, содержащих синтезированный фосфонат, в течение более 700 ч испытаний обеспечивают пассивное состояние стального субстрата. Однако после истечения указанного срока наблюдалось смещение значений потенциала стали в область ее активного растворения.

Данные совместных емкостных измерений позволили сделать заключение о том, что утрата защитных свойств ПК связана с негативным влиянием фосфоната кальция на изолирующие свойства лакокрасочной пленки. Рост емкости

0

системы «окрашенная сталь/электролит»

свидетельствует о наличии в составе лакокрасочной пленки гидрофильных компонентов,

обуславливающих высокий уровень водопоглощения. Учитывая невысокое содержание водорастворимых веществ в фосфонате кальция (см. табл. 1), можно предположить, что наблюдаемое явление связано с гидролизом пигмента в процессе коррозионных испытаний ПК.

Известно, что фосфатные пигменты при включении в состав пигментной части, содержащей ингибирующие хроматные пигменты, усиливают эффективность последних [5]. Сопоставление результатов исследования водных вытяжек смесей ТОХЦ с ОФК и с фосфатом кальция свидетельствуют о том, что добавка фосфоната в большей степени усиливает экстракцию водой соединений Сг+6, являющихся действующим началом ингибирующих хроматных пигментов. В связи с этим, в дальнейшем исследовали возможность использования смесей ТОХЦ и ОФК в качестве компонентов пигментной части противокоррозионных ПК. Для этого были изготовлены грунтовочные композиции, аналогичные вышеописанным, которые содержат в качестве противокоррозионных компонентов смеси указанных пигментов с различным соотношением, и на их основе сформированы ПК на стали.

Результаты емкостных и

хронопотенциометрических измерений через 1000 ч контакта окрашенной стали с 3%-м водным раствором хлорида натрия представлены на рис. 3. Как видно из полученных кривых, барьерные свойства ПК снижаются по мере увеличения содержания фосфоната кальция в пигментной смеси, однако значения потенциала коррозии стали остаются в области, отвечающей ее пассивному состояния в течение всего периода испытаний. Результаты электрохимических измерений были подтверждены данными визуальной оценки состояния окрашенных образцов после 1000 ч выдержки в контакте с раствором хлорида натрия. В частности, площадь коррозионного поражения поверхности стали до соотношения ОФК:ТОХЦ как 6:2 не превышала степени коррозионного поражения образцов, окрашенных грунтовкой, содержащей только ТОХЦ (0,8%). При соотношении ОФК:ТОХЦ как 8:2 эта величина составляла 1,4%.

Рис. 3 - Зависимость значений электрической емкости (С) и коррозионного потенциала (Е) стали, окрашенной покрытиями на основе ПФ-060 от содержания (ф) ОФК через 1000 часов испытаний

Очевидно, что сохранение высокой защитной способности ПК, несмотря на уменьшение содержания ингибирующего хроматного пигмента, обеспечивается за счет синергетического эффекта, возникающего при смешении ТОХЦ и фосфоната. Это дает основания считать перспективным продолжение работ, связанных с использованием слаборастворимых в воде солей фосфоновых кислот в качестве компонентов пигментной части противокоррозионных грунтовок.

Литература

1. Кузнецова, О.П. Получение и исследование основных пигментных свойств синтезированного фосфоната кальция / О.П. Кузнецова, А.А.Каюмов, С.А. Ситнов // Вестник Казанского технологического университета. 2011. Т. 14, № 16. - С. 78-80.

2. Пат. 2330054, Российская Федерация, МПК7 C 09 D 5/08, C 07 F 9/40. Антикоррозионный пигмент / Степин С.Н., Светлаков А.П., Кузнецова О.П.; заявитель и патентообладатель Казанский гос. технол. ун-т. - № 2007117422/04, заявл. 04.05.2007; опубл. 27.07.2008, - 3 с.

3. Степин, С.Н. Метод исследования противокоррозионных свойств пигментов и пигментированных покрытий / С. Н. Степин, А.В. Вахин, А.В. Сороков, М.Р. Зиганшина // Лакокрасочные материалы. Л: Химия, 1990. - 240 с.

4. Кузнецова, О.П. Исследование противокоррозионных свойств полимерных композиционных покрытий / О. П. Кузнецова, С.Н. Степин, А.П. Светлаков // Вестник Казанского технологического университета. 2010. № 10. -С. 141-145.

5. Розенфельд, И.Л. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия / И.Л. Розенфельд, Ф.И.Рубинштейн. - М.: Химия, 1980. - 220 с.

© О. П. Кузнецова - канд. техн. наук, доц. каф. дизайна КНИТУ, tlk-505@yandex.ru.