Защитные свойства покрытий на основе смолы ЭД-20, наполненных марганецсодержащими пигментами

УДК 667.622.11

С. Н. Судакова, Э. А. Байбурина, С. В. Пластинина, А. Р. Грей, Э. И. Мифтахутдинов, Р. В. Петрячков

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СМОЛЫ ЭД-20, НАПОЛНЕННЫХ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИМИ ПИГМЕНТАМИ

Ключевые слова: смолы ЭД-20, манганиты, отвердитель АФ-2, грунтовочные материалы.

В работе исследованы свойства покрытий на основе смолы ЭД-20 и отвердителя АФ-2, содержащие в качестве пигмента манганиты бария. На основе полученных данных предложены составы грунтовочных материалов.

Keywords: resin ED-20, magnates, hardener АФ-2, primer materials.

In present paper investigated the properties of coatings based on epoxy resins ED-20 and hardener AF-2, containing as pigment manganites barium. Based on these results suggested formulations primer materials.

Эпоксидные смолы относятся к одному из наиболее востребованных в последнее время классов термореактивных высокомолекулярных соединений. Эпоксидные смолы - высокомолекулярные соединения, содержащие в молекуле не менее двух эпоксидных (или глицеридных) групп и способные под действием отвердителей превращаться в трехмерные сшитые полимеры.

Формирование трехмерных сшитых продуктов из большинства эпоксидных смол требует введения отвердителей. Многие отвердители выполняют функции не только сшивающего агента или катализатора отверждения, но и модификатора физико-механических свойств отвержденного материала. Для отверждения диановой эпоксидной смолы ЭД-20 используют различные вещества — алифатические и ароматические амины, полиамиды, поликар-боновые кислоты и их ангидриды, фенолформальде-гидные смолы и другие соединения [1]. В зависимости от вида отверждаемого агента, характеристики смолы ЭД-20 изменяются в широких пределах [1-3].

В качестве объектов исследования в данной работе выбраны новые марганецсодержащие пигменты МСБХ, где Х - формальная степень окисления марганца [4-6]. В качестве связующего использована эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), отвердитель - АФ-2.

Пигментная часть включала микротальк и оксид цинка. Состав варьировался в соответствии с рецептурами, составленными для проведения трёх-факторного эксперимента (табл. 1). Пигментные пасты получали диспергированием до степени перетира 20-30 мкм по прибору «Клин». Покрытия толщиной 30±5 мкм наносили на предварительно обезжиренную поверхность стали 0,8кп тремя слоями и формировали в естественных условиях.

Замерялись электрическая емкость системы металл-покрытие-электролит и коррозионный потенциал стали с покрытием в течении 1000 часов. На рисунках 1 и 2 представлены полученные результаты для некоторых составов.

Представленные на рисунках характерные зависимости изменения значений электрической емкости во времени, свидетельствуют о значительном

влиянии, как содержания антикоррозионного пигмента, так и содержания и соотношения наполнителей.

Таблица 1 - Составы грунтовок на основе смолы ЭД-20, МСБ4

№ ЭД-20 (81%) АФ-2 Р-ль Пигментная часть

Пг№1 Мт ZnO

1 31,00 8,37 9,63 15,00 36,00 0,00

2 25,50 6,89 8,41 15,00 14,20 30,00

3 45,00 12,2 9,85 33,00 0,00 0,00

4 28,25 7,63 9,02 15,00 25,10 15,00

5 35,25 9,52 9,13 24,00 7,10 15,00

6 38,00 10,2 9,74 24,00 18,00 0,00

7 33,83 9,14 9,30 21,00 16,73 10,00

№ ЭД-20 (81%) АФ-2 Р-ль Пигментная часть

Пг№2 Мт ZnO

8 30,00 8,10 11,90 15,00 35,00 0,00

9 24,00 6,48 10,52 15,00 15,00 29,00

10 42,00 11,3 10,66 36,00 0,00 0,00

11 27,00 7,29 11,21 15,00 25,00 14,50

12 33,00 8,91 10,59 25,50 7,50 14,50

13 36,00 9,72 11,28 25,50 17,50 0,00

14 32,00 8,64 11,03 22,00 16,67 9,67

ВРЕМ/1, Ч

Рис. 1 - Характерные кривые изменения значений электрической емкости для ЭД-20 с различной пигментной частью. 1 - состав №1; 2 - состав №4; 3 - состав №12

Характер хронопотенциометрических кривых образцов, приведенных на рисунках 3, 4 свидетельствует о том, что включение МСБ4 в состав эпоксидных композиций значительно облагораживает потенциал стали под покрытием.

Композиции с оптимальным содержанием микроталька и ингибирующего пигмента характери-

зуются как высокими защитными свойствами, так и физико-механическими.

4 26 55 100 1 2 4 2 4 С 360 480 5 2 0 600 720 8 16 8 6 4 S 84

1-2

Рис. 2 - Характерные изменения значений коррозионного потенциала образцов с покрытиями: 1 -состав №1; 2 - состав №12

По значениям коррозионного потенциала стали с покрытием полученных для всех композиций была проведена аппроксимация, результаты которых представлены на рисунках 3-4.

Рис. 3 - Диаграмма изменений значений коррозионного потенциала от состава пигментной части с МСБ4 в эпоксидной смоле ЭД-20 после 1000 ч испытаний

Рис. 4 - Диаграмма изменений коррозионного потенциала от состава пигментной части с МСБ3 в эпоксидной смоле ЭД-20 после 1000 ч испытаний

Как видно из рисунка, при повышении наполнения, покрытия, содержащие большее количество оксида цинка характеризуются снижением значений потенциала. Максимум значений потенциала стали с покрытием соответствует области значений емкости в интервале 2,0-2,5. Поражение коррозией и пузыри на покрытиях, прошедших испытания для композиций, лежащих в указанной области, отсутствуют.

Совместное рассмотрение представленных данных позволяет сделать вывод о высокой защитной способности эпоксидных покрытий на основе смолы ЭД-20 с использованием в качестве отвердителя АФ-2. В сравнении с аналогичными покрытиями, в которых использовался отвердитель ПЭПА, наблюдаются значительно более высокие значения адгезии. Сформулированы два грунтовочных состава на основе смолы ЭД-20 и исследуемых пигментов (табл. 2).

Таблица 2 - Рецептуры разработанных грунтовок

№ Компоненты Грунтовка на МСБ3 Грунтовка на МСБ4

1 ЭД-20 (81%) 32,40 28,55

2 АФ-2 8,75 7,71

3 Растворитель 11,95 8,80

4 Пигмент МСБХ 21,75 16,80

5 Микротальк 17,75 17,14

6 Оксид цинка 17,40 21,00

Сформулированы составы грунтовочных композиций, покрытия на основе которых обеспечивают необходимый комплекс физико-механических и антикоррозионных свойств.

Литература

1. Мошинский Л. Эпоксидные смолы и отвердители. Аркадия пресс лтд, 1995. - 370 с.

2. Кочнова З.А. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты / З.А. Кочнова, Е.С. Жаворонок, А.Е. Чалых. М. Пэйнт-Медиа, 2006. - 200 с.

3. Зиганшина М.Р. Влияние отвердителей на антикоррозионные свойства эпоксидных покрытий / М.Р. Зиганшина, Ф.А. Конов, А.В. Вахин // Вестник КГТУ - 2013. - №11. - С. 228 -230.

4. Зиганшина М.Р. Противокоррозионные свойства манга-нитов металлов / М.Р. Зиганшина, С.Н. Степин, М.С. Пешкова, Л.Ф. Даутова // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2004. - №8. - С. 3-6.

5. Зиганшина М.Р. Физико-механические свойства эпоксидных покрытий, наполненных марганецсодержащими пигментами / М.Р. Зиганшина, А.В. Вахин // Вестник КГТУ - 2014. - №5. - С. 42 -43.

6. Зиганшина М.Р. Марганцевые пигменты для полимерных композиций декоративного назначения / М.Р. Зиганшина, Э.Д. Усманова // Вестник КГТУ - 2013. - №10. - С. 138 - 140.

© С. Н. Судакова - к.х.н., доцент каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КНИТУ; Э. А. Байбурина - асп. той же кафедры, a.elvira.9@gmail.com; С. В. Пластинина - асс. каф. МТ КНИТУ; А. Р. Грей - магистрант той же кафедры; Э. И. Мифтахутдинов - бакалавр каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КНИТУ; Р. В. Петрячков - бакалавр той же кафедры.

© S. N. Sudakova - Ph.D., Associate Professor of the "Chemical Technology of Varnishes, Paints and Coatings Department" of KNRTU; E. A. Bayburina - post graduate student in the same department, a.elvira.9@gmail.com; S. V. Plastinina - assistant of the "Fashion and Technology Department" of KNRTU; A. R. Gray - master student in the same department; E. 1 Miftahutdinov -bachelor student of the "Chemical Technology of Varnishes, Paints and Coatings Department" of KNRTU; R. V. Petraychkov - bachelor student in the same department.