Противокоррозионные лакокрасочные покрытия

С точки зрения применения ЛКП для защиты от коррозии, в качестве методов предотвращения протекания коррозионного тока могут быть использованы, по крайней мере, три способа:13

- катодная защита, то есть с использованием другого «жертвенного» металла, который будет корродировать вместо защищаемого стального субстрата ввиду того, что находится выше в таблице гальванического ряда металлов. В качестве «жертвенного» металла как правило используют цинк [11-14].

- нанесение достаточно толстого слоя ЛКП, чтобы поры в пленке не образовывали сквозные капиллярные каналы через покрытие к поверхности стали, тем самым предотвращая катодную реакцию на поверхности металла посредством взаимодействия воды и кислорода. Такими функциями обладают полиуретановые, эпоксидные, виниловые и хлоркаучуковые лакокрасочные материалы (ЛКМ), которые имеют низкую влагопроницаемость [15-17].

- применение антикоррозионных грунтовок: нанесенная непосредственно на стальную поверхность такая грунтовка будет препятствовать возникновению анодной реакции за счет содержания в ее составе пигментов ингибирующего и пассивирующего типа (противокоррозионных пигментов) [18, с. 164; 19]. Противокоррозионные пигменты обладают отличительной особенностью, а именно – частичной растворимостью в воде, так как именно водорастворимые компоненты являются их действующим началом [20; 21, с. 102]. Соответственно пленкообразующие вещества, наполняемые такими пигментами, для проявления ими ингибирующих или пассивирующих коррозионные процессы свойств, должны обладать определенной проницаемостью для водных сред [20].

В качестве противокоррозионных могут выступать пигментные хроматы - соли хромовой кислоты: хроматы свинца, цинка, кальция, стронция, бария. Известно, что переход металла из активного состояние в пассивное происходит уже при незначительных концентрациях хроматов в условиях контакта его с водными растворами последних [22, с. 126]. Предотвращение протекания процесса коррозии при использовании14 хромсодержащих пигментов осуществляется за счет комплексных хромат- ионов, образующиеся при частичном подрастворении пигментов при контакте с коррозионно-активной средой, диффундирующей через покрытие. При достижении поверхности стального субстрата на анодных участках происходит взаимодействие данных хромат-ионов с ионами металла с образованием ингибирующего комплекса.

При всех положительных свойствах в аспекте защиты от коррозии широко используемые хроматные пигменты, содержащие шестивалентный хром, относятся к экологически небезопасным канцерогенным веществам и их использование запрещено практически во всех промышленно-развитых странах. В связи с этим, ведутся активные исследования по поиску альтернативных мало- и нетоксичных противокоррозионных пигментов [23- 27].

В настоящее время уже синтезируются и широко применяются как индивидуально, так и в комплексе с другими пигментами, экологически безопасные бораты и фосфаты [28-30].

В качестве фосфатсодержащих пигментов в основном используются фосфаты или полифосфаты цинка, кальция, никеля и других солеобразующих металлов [31-33]. Механизм противокоррозионного действия таких пигментов в составе ЛКП включает диссоциацию фосфатов под действием проникающей через полимерную матрицу агрессивной среды с образованием комплексной кислоты [34, с.112], которая при взаимодействии с ионами железа дает стабильные, прочно удерживаемые ингибирующие фосфатные комплексы.

Однако в связи с невысокой водорастворимостью фосфатов их противокоррозионная эффективность на начальном этапе развития коррозионного процесса под лакокрасочной пленкой будет низкой [35].

В свою очередь, метабораты, ингибирующее действие которых основывается на щелочном характере их водных вытяжек (рН 7,3-10,0), отличаются повышенной водорастворимостью, и их использование в 15 качестве ингибиторов является эффективным лишь на начальных стадиях развития процесса электрохимической коррозии.

В последнее время в качестве противокоррозионных пигментов стали широко применять ферриты, которые представляют шпинельные смешанные оксиды общей формулы MeO•Fe2O3, где Me - медь, марганец, цинк, кальций, магний, барий, олово, кадмий, кобальт, стронций, железо [31, с. 138; 36-39].

Механизм противокоррозионного действия ферритов заключается в расширении области стабильного существования железа за счет высокого значения рН водной вытяжки, при котором наблюдается облагораживание потенциала стали на 100 мВ (катодная защита) [40]. Высокие барьерные свойства достигаются за счет наличия в пленкообразующих алкидных олигомерах, растительных маслах свободных кислот, которые вступают в реакцию солеобразования с компонентами, экстрагируемыми из ферритных пигментов водой и образуют мыла, затрудняющие проникновение воды и кислорода через покрытие [36]. Вместе с тем, при высоких уровнях наполнения покрытий ферритами за счет более низкого электрохимического потенциала последних, нежели у железа, начинает действовать протекторный механизма защиты, так как проводимость лакокрасочной пленки становится сравнимой с электрической проводимостью подложки (по аналогии с действием цинковой пыли) [34, с. 116].

Однако среди исследователей нет единого мнения об уровне противокоррозионной эффективности покрытий, пигментированных ферритами: в [41] отмечается, что в ряде случаев ферриты по защитным свойствам превосходят свинцовый сурик и хромат цинка, а авторы [42] утверждают обратное.

Анализ литературы позволяет сделать заключение то том, что, несмотря на активный поиск альтернативы токсичным противокоррозионным пигментам, полноценной замены до настоящего времени не найдено. Возможно, эта задача будет решена за счет использования в качестве противокоррозионных компонентов 16 электропроводящих полимеров (ЭПП), сведения об использовании последних в этом качестве все чаще появляются в литературе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: