Противокоррозионные свойства покрытий на основе водных дисперсий акриловых сополимеров

УДК 667.637.2

О. П. Кузнецова, А. А. Каюмов, С. Н. Степин,

А. П. Светлаков

ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ АКРИЛОВЫХ СОПОЛИМЕРОВ

Ключевые слова: водные дисперсии акриловых сополимеров, электрическая емкость,

омическое сопротивление.

В последние десятилетия, во всех промышленно развитых странах в связи с возрастающими требованиями к охране среды, безопасности и безвредности труда сохраняется устойчивая тенденция роста выпуска и применения лакокрасочных материалов на основе водных дисперсий полимеров.

При использовании этих пленкообразующих систем в качестве основы противокоррозионных грунтовок следует особое внимание уделять барьерным характеристикам покрытий, т.к. водно-дисперсионные пленкообразователи содержат гидрофильные компоненты.

Keywords: water dispersions of acrylic copolymers, electric capacity, ohmic resistance.

Last decades, in all industrially developed countries in connection with increasing requirements to protection of environment, safety and harmlessness of work the steady tendency of growth of release and application of paint and varnish materials on the basis of water dispersions of polymers remains. When using these film-forming systems as the basis of anticorrosive primers should pay special attention to the barrier performance of coatings, as water-dispersed film-forming contain hydrophilic components.

Введение

При разработке лакокрасочных композиций, предназначенных для защиты металлов от коррозии, следует учитывать ряд особенностей водных дисперсий как пленкообразующей основы покрытий. В частности, значительное содержание гидрофильных компонентов осложняет задачу достижения надлежащей водостойкости лакокрасочных пленок на основе водно-дисперсионных материалов.

В настоящее время на рынке предлагается большое количество водных дисперсий различных полимеров как зарубежного, так и отечественного производства. Поэтому первым этапом разработки грунтовки на водной основе явилось сопоставление защитных характеристик покрытий на основе различных пленкообразующих водных дисперсий.

Учитывая то, что в последнее время все более широкое применение находят лакокрасочные покрытия на основе водных дисперсий акриловых сополимеров, в качестве объектов исследования в данной работе использовали пленкообразующие системы именно этой природы: Лакротэн Э-241, Рузин 14 А, Maincoate PR-71, Maincoate HG-86ER [1].

Экспериментальная часть

Образцы стали 08 кп перед нанесением исследуемых покрытий обрабатывали абразивной шкуркой, после чего обезжиривали ацетоном.

Покрытия толщиной 30 ± 2 мкм наносили на образцы стали центрифугальным методом в три слоя с промежуточной сушкой в течение 30 минут. С целью предотвращения «мгновенной» коррозии стали в процессе формирования покрытия в дисперсии и композиции добавляли 0,5 % ингибитора 8ЕЯ ЛБ 179. После нанесения последнего слоя образцы выдерживали до начала испытаний 7 суток.

Полученные образцы приводили в контакт с 3 %-ным водным раствором хлорида натрия, после чего осуществляли хронопотенциометрические измерения окрашенной стали и контроль электрических сопротивления и емкости системы металл-покрытие-электролит. Для измерения потенциала окрашенной стали, находящейся в контакте с электролитом, использовли рН -метр рН-150 М, электрическую емкость измеряли с помощью измеритель иммитанса Е7-21, электрическое сопротивление - методом, описанным в литературе [2].

Результаты и их обсуждение

Данные, представленные на рис. 1, показывают, что покрытия на основе водной дисперсии Рузин 14А обладают низкими защитными свойствами. С самого начала испытаний наблюдается быстрый рост электрической емкости, свидетельствующий о высокой гидрофильности полимерной пленки. Электрическое сопротивление указанной системы, напротив, снижалось настолько быстро, что его значения не удалось зарегистрировать с помощью, применяемой в работе аппаратуры. Неудовлетворительные изолирующие свойства лакокрасочной пленки на основе дисперсии Рузин 14 А подтвердили результаты хронопотенциометрических исследований и визуальной оценки состояния покрытий и поверхности металла под полимерной пленкой в процессе испытаний. Потенциал окрашенной стали быстро устанавливается в области активного растворения металла (рис. 2). Визуальная оценка состояния образцов показала, что уже менее чем через 10 часов испытаний начинается процесс подпленочной коррозии, а через 50 часов наблюдалась полная потеря адгезии покрытий, при этом большая часть их площади в конце испытаний была покрыта пузырями, а площадь поверхность металла - продуктами коррозии. Скорее всего, полученные результаты связаны со значительным содержанием в дисперсии и, как следствие, в покрытии на ее основе гидрофильных компонентов.

Рис. 1 - Зависимость значений электрической емкости (С) стали с покрытиями Мат-соа1е РЯ-71(1), Матсоа1е НО-86ЕЩ2), Лакротэн Э-241(3) и Рузин 14А(4), от времени (1) контакта с водным раствором хлорида натрия

Рис. 2 - Зависимость значений коррозионного потенциала (Е) стали с покрытиями Матсоа1е РЯ-71(1), Матсоа1е НО-86ЕЩ2), Лакротэн Э-241(3) и Рузин 14А(4), от времени (1) контакта с водным раствором хлорида натрия

Коррозионные испытания покрытий на основе дисперсий Лакротэн Э-241, Maincoate PR-71 и Maincoate HG-86ER показали, что их барьерные характеристики существенно отличаются в лучшую сторону по сравнению с покрытиями на основе Рузин 14 А. В частности, установившиеся значения емкости системы металл-покрытие-электролит в случае использования в качестве пленкообразователей указанных дисперсий более чем на три порядка ниже, чем у системы с покрытием на основе Рузина 14А (см. рисунок 1). На начальных стадиях испытаний, как видно из результатов, представленных на рисунке 3, во всех случаях регистрировались высокие значения электрического сопротивления системы металл-покрытие-электролит. При этом в процессе воздействия коррозионно-активной среды сопротивление системы, включающей покрытие на основе дисперсии Лакротэн Э-241, остается практически неизменным в течение 1000 часов, в то время как барьерные характеристики покрытий на основе дисперсий Maincoate PR-71 и Maincoate HG-86ER заметно снижаются (см. рисунок 3) [3, 4]. С данными изменения сопротивления коррелируют значения потенциала исследованных систем на завершающей стадии испытаний. Обобщая результаты экспериментов, можно расположить покрытия на основе исследованных дисперсий по защитной способности в ряд: Лакротэн Э-241 > Maincoate HG-86ER > Maincoate PR-71 > Рузин 14 А.

Таким образом, сопоставление изолирующих и противокоррозионных характеристик исследованных покрытий позволяет сделать заключение о том, что при выборе пленкообразующей основы водоразбавляемых противокоррозионных грунтовок следует отдать предпочтение водной дисперсии акрилового сополимера марки Лакротэн Э-241.

Рис. 3 - Зависимость значений омического сопротивления (Р) покрытий на основе Матсоа1е РЯ71(1), Матсоа1е ИО-86ЕЩ2) и Лакротэн Э-241(3) от времени

Литература

1. 1 Верхолонцев, В.В. Водные краски на основе синтетических полимеров / В.В. Верхолонцев. - Л,: Химия, 1968. - 200 с.

2. 2 Светлаков, А.П. Оценка противокоррозионных свойств лакокрасочных покрытий методом спада потенциала / А.П. Светлаков, С.Н. Степин, З.Ш. Идиятуллин // Коррозия: материалы, защита. -2006. - № 11. - С.39-43.

3. 3 Кузнецова, О.П. Противокоррозионная грунтовка на основе водной дисперсии акрилового сополимера / О.П. Кузнецова, А.П. Светлаков, С.Н. Степин, А.В. Вахин, Е.В. Алантьева // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2005. - №7. - С.8-10.

4. 4 Кузнецова, О.П. Электрохимический метод оценки защитной способности лакокрасочных покрытий / О.П. Кузнецова, Л.А. Абросимова, А.П. Светлаков, З.М. Идиятуллин // Всероссийская научно-практическая конференция студентов и молодых ученых 2006 года. - Казань, 2006. - С.103-107.

© О. П. Кузнецова - канд.техн.наук, ст. преп. кафедры дизайна, oksi.kuznecova@mail.ru; А. А. Каюмов - асп. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий; С. Н. Степин - д-р.хим.наук, проф., зав. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ; А. П. Светлаков - канд. техн. наук, доцент той же кафедры.