Ферритные пигменты, полученные с использованием в качестве сырья доломита

УДК 667.622.1

М. И. Сафиуллин, А. В. Вахин, С. Н. Степин

ФЕРРИТНЫЕ ПИГМЕНТЫ,

ПОЛУЧЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ДОЛОМИТА

Ключевые слова: ферритные пигменты, доломит, керамическая технология.

Исследована возможность использования природного доломита в качестве сырья для получения ферритного пигмента по керамической технологии. Проведена оптимизация условий синтеза. Исследовано влияние содержания доломита в исходной шихте на антикоррозионные свойства синтезированных пигментов.

Keywords: ferrite pigments, dolomite, ceramic technology.

The possibility of using natural dolomite as a raw material for ferrite pigment for ceramic technology. The optimization of conditions for high-temperature synthesis. Investigated a number of pigments with various concentrations of dolomite in the initial blend.

В настоящее время в связи с повышением экологических требований особое внимание при разработке рецептур лакокрасочных материалов антикоррозионного назначения уделяют экологической безопасности составляющих ее компонентов. Актуальна задача замены токсичных хромсодержащих пигментов, входящих в состав большинства современных грунтовок ингибирующего типа для эффективной защиты металлов от коррозии. Альтернативой хроматам могут служить ферриты цинка, кальция, магния и др., относящиеся к экологически полноценным антикоррозионным пигментам [1,2].

Получение ферритов керамическим методом основано на осуществлении твердофазной реакции между оксидами железа и соединениями солеобразующего металла, протекающей при повышенной температуре. В данной работе источником оксида железа служил промышленный отход - бигхаузная пыль (содержащая 70 % оксида железа). В качестве источника солеобразующих металлов использован природный доломит (содержащий карбонаты магния и кальция). Технология получения ферритного пигмента с использованием выбранного сырья включала предварительное сухое измельчение смеси исходных веществ (шихты) до максимального размера частиц 10 мкм и ее термообработку.

В качестве критерия полноты протекания реакции ферритизации использовали изменение цветового оттенка шихты в процессе прокаливания, контроль которого осуществляли посредством мониторинга хроматической составляющей b в системе CIELAB. Для этого пробу прокаленной при определенных условиях шихты диспергировали с помощью лабораторной бисерной мельницы в водном растворе диспергатора и загустителя до степени дисперсности 30 мкм по прибору «Клин» (ГОСТ 6589-74), полученную суспензию смешивали с акрилатной дисперсией Лакротэн Э-241 (производство ООО «Оргхимпром») в соотношении, отвечающем объемному содержанию дисперсной фазы в сухом остатке 30 %. Материал наносили на стекло и формировали в естественных условиях в течение 24 часов. Цветовые характеристики полученных покрытий измеряли с помощью ручного спектрофотометра Х-Rite Color Digital Swatchbook. Содержание водорастворимых веществ в пигментах определяли по методике, приведенной в [3]. рН водной суспензии образца пигмента определяли по ИСО 787-9. 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].

Как видно из результатов определения хроматической составляющей Ь в системе CIELAB акрилатных покрытий с получаемыми продуктами при температуре прокаливания 6300С и продолжительности 4,5 часа наблюдается четко выраженный экстремум (рис. 1).

При выбранных условиях получили ряд пигментов с различным мольным соотношением между оксидом магния и оксидом железа в шихте, исследовали их ингибирующие свойства. Антикоррозионное действие пигментов ингибирующего типа в значительной степени определяется характеристиками их водных вытяжек, находящихся в контакте со стальной поверхностью. Полученные пигменты имеют щелочную реакцию от 10,5 до 11,3 рН, характерную для пигментов основного характера, обеспечивающих смещение потенциала в область значений, отвечающих пассивному состоянию металла.

На основе результатов поляризационных измерений стальных образцов, находящихся в контакте с водной вытяжкой полученных пигментов, были рассчитаны значения плотности тока коррозии, приведенные в табл. 1 в сравнении с эффективным антикоррозионным пигментом тетраоксихроматом цинка (ТОХЦ).

Таблица 1 - Свойства пигментов

Параметры ТОХЦ Содержание доломита в шихте, мас.

5 15 25 30

Содержание водорастворимых веществ, % 0,5 0,7 0,6 0,5 -

рН 7,5 11,4 11,4 11,2 11,2

2 Плотность тока коррозии, мкА/см 15,0 15,7 11,0 13,0 12,2

Полученные данные свидетельствуют о том, что для пигментов, синтезированных с содержанием доломита в шихте от 5 до 30 % величина плотности тока коррозии сопоставима или меньше, чем для тетраоксихромата цинка.

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности исследований направленных на разработку ферритных пигментов с использованием в качестве сырья дешевого природного доломита.

Литература

1. Miszczyk, A. Осепа wkasnosci Ferrytow jako pigmentow ак^у^усИ w farbach gruntowych / Л.М18202ук, J.Bordzitowski // ОсИг. Koroz. - 1990. - V. 33. - № 8-9. - Р. 213-215.

2. Секине, И. Антикоррозионные свойства ферритных пигментов, входящих в состав силиконовых красок / И.Секине, С. Хидеаки // Босеку гидзюцу. - 1988. - 37, № 8. - С. 485-491.

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

© М. И. Сафиуллин - асп. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ; А. В. Вахин - канд. техн. наук, инж. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ, vahinii@kstu.ru; С. Н. Степин - д-р хим. наук, проф., зав. каф. кафедры химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ.