Новые "антикоррозийные" разработки белорусов


Версия для печати
За защиту металлов от коррозий не одно столетие борются химики всего мира. Белорусские ученые не отстают от зарубежных коллег, создавая все новые и новые составы. Последними разработками в этой области они поделились на научно-практическом семинаре "Долговременная антикоррозионная и антиабразивная защита металлических, железобетонных и бетонных конструкций от воздействия агрессивной атмосферы, радионуклидов и высокоагрессивных сред полимерными композиционными материалами". Организатором мероприятия выступило республиканское инновационное унитарное предприятие "Научно-технологический парк БНТУ "Политехник" при поддержке Национальной академии наук Беларуси.

Термореактивная защита

В промышленно-развитых странах ущерб от коррозии металлов превышает 5 % национального продукта, поэтому разработка средств защиты является одной из важнейших научно-технических и экономических задач современного материаловедения. Эффективным средством защиты металлов от коррозии является применение покрытий на основе порошковых лакокрасочных материалов (ЛКМ), обладающих в сравнении с традиционными ЛКМ более высокими физико-механическими показателями. В покрытиях на основе последних при интенсивном удалении растворителей образуются поры, которые вызывают снижение адгезии и преждевременное возникновение подпленочной коррозии.

"Институтом общей и неорганической химии НАН Беларуси изучены условия формирования, структура и защитные свойства лакокрасочных покрытий, полученных на основе разработанных порошковых термореактивных композиций и содержащих различные типы антикоррозионных пигментов (АКП), — рассказала ведущий научный сотрудник ГНУ "Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси" В. В. Комарь. — Установлено, что введение в состав композиций АКП обеспечивает существенное увеличение защитных свойств покрытий в сравнении с полученными на основе стандартных рецептур. Разработанные составы имеют высокую стойкость к действию агрессивных химических сред, нефтепродуктов, циклическому воздействию соляного тумана и переменных температур. Подобные системы имеют значительно более высокий срок службы, чем покрытия на основе стандартных рецептур полиэфирных и гибридных порошковых красок, широко используемых в Беларуси, но не обладающих антикоррозионными свойствами.

В зависимости от среды испытаний, а также типа пленкобразователя наблюдается различный характер влияния АКП на стойкость покрытий. В соответствии с этим профессиональный выбор защитных покрытий должен осуществляться индивидуально, в зависимости от среды, в которой они будут эксплуатироваться. Защитные свойства покрытий в значительной мере определяются характером сформированной структуры полимера, адгезионной прочностью покрытия, а также ингибирующим действием используемых антикоррозионных пигментов, приводящим к торможению коррозионного процесса на границе "металл – покрытие".

Разработанные составы антикоррозионных порошковых красок сегодня могут выпускаться серийно на имеющейся в институте опытно-промышленной линии. Для них разработаны и зарегистрированы технические условия, имеется удостоверение о государственной гигиенической регистрации.

Полезные смолы

По прогнозам специалистов, дальнейшее развитие производства и применения лакокрасочных материалов будут определять два основных фактора — экология и экономика. Это полностью меняет подход к производству данных материалов, отдавая предпочтение прогрессивным и экологически полноценным ЛКМ: жидким, не содержащим летучих растворителей (или содержащим минимальное их количество), водоразбавляемым и порошковым. В этих условиях востребованными становятся новые пленкообразователи, например, эмульсии эпоксидно-диановых смол (ЭС), так называемые, искусственные латексы. За счет присущих им уникальных свойств (минимальная усадка в процессе отверждения, высокая адгезия получаемых эпоксидных покрытий к большинству конструкционных материалов, хорошие физико-механические свойства и др.), эти системы являются одними из важнейших пленкообразующих для ЛКМ, используемых в практике антикоррозионной защиты. Кроме того, эти смолы обладают наименьшей токсичностью среди эпоксидов, доступны и недороги. Названные факторы заставляют ряд зарубежных фирм вести интенсивные работы по созданию антикоррозионных и других специальных ЛКМ на основе промышленных полимеров, эмульгированных в воде. В Беларуси же до сих пор должного внимания производству эффективных материалов защитного действия на основе искусственных латексов не уделялось из-за отсутствия собственных оригинальных разработок в области эмульгирования органорастворимых полимеров, слабого использования ингредиентов на основе местного сырья, а также необходимостью проведения некоторых аппаратурных и технологических изменений в существующих лакокрасочных производствах. В соответствии с мировыми тенденциями в Институте общей и неорганической химии НАН Беларуси начиная с 2005 г. проводятся работы по исследованию эмульгирования промышленных смол в водных средах с целью получения водоразбавляемых пленкообразователей и разработки на их основе защитных и упрочняющих материалов полифункционального назначения. "При создании состава антикоррозионной грунтовки исходили из того, что компоненты, входящие в ее состав, должны удовлетворять ряду требований, главными из которых являются обеспечение  высоких защитных свойств и экологической безопасности, — пояснил д. х. н., заведующий лабораторией химии лакокрасочных и вяжущих материалов ГНУ "Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси" В. Д. Кошевар. — В качестве антикоррозионного использовали экологически чистый пигмент на основе смеси ферритов кальция и цинка, также разработанный в нашем институте. Грунтовка представляет собой композицию, состоящую из двух частей, смешивающихся непосредственно перед применением. Одна включает, кроме пигмента, также наполнитель, технологические малые добавки и аминоадуктовый отвердитель. Вторая часть представляет собой водную эмульсию эпоксидных смол".

Результаты климатических испытаний комплексного покрытия, состоящего из указанной грунтовки и эмали ХС-500 (ОАО "Лакокраска"), проведенные в заводской лаборатории РУП "ОП "Беларуськалий", показали, что оно имеет высокую стойкость к действию переменной температуры, повышенной влажности, солевого тумана и ультрафиолетового излучения (более 30 циклов — 3000 часов). При испытании покрытий в этих условиях не наблюдалось никаких признаков подпленочной коррозии металла. Таким образом, разработанная грунтовка является новым современным материалом, обеспечивающим эффективную антикоррозионную защиту металлических конструкций от коррозии в агрессивных солевых средах, повышающим экологическую чистоту производства и улучшающим санитарно-гигиенические условия труда.

Новым конструкциям — новая защита

С проблемой коррозии металла, бетона, асбестоцемента не понаслышке знакомы животноводческие, сельскохозяйственные и другие предприятия, чья деятельность сопряжена с агрессивной средой. Без должной защиты поддержание конструкций и механизмов в рабочем состоянии станет "черной дырой" в бюджете предприятия. Чтобы не допустить этого, был создан новый полимерный состав ППГ-1. По словам директора ОДО "Комойл" А. Н. Грицкевича, данный состав представляет собой модифицированную суспензию пигментов и химдобавок в растворе полимеров. После нанесения состав образует на поверхности покрытие в виде тонкого окрашенного слоя сополимера стирола. Материал отличает сверхпрочная адгезия пластика с бетоном и другими пористыми материалами. По актам испытаний в БелНИИСе, на бетонной подложке она составила более 2,45 МПа (прочнее самого бетона). В то же время, стены жилого дома должны дышать, и здесь новый материал также показывает достойный результат, оставаясь, пожалуй, единственным пластиком с хорошей паропроницаемостью. По данным БелНИИСа, на бетонной подложке она составила 0,0163 мл/м.ч.МПа. Кроме того, ППГ-1 морозостоек, имеет высокую атмосферостойкость и доказанную испытаниями долговечность покрытия на бетонной подложке, сочетает высокую твердость с эластичностью.

Основным назначением состава является нанесение на оштукатуренные поверхности, на изделия из бетона, асбестоцемента для повышения их влагостойкости и атмосфероустойчивости, стойкости в растворах многих солей, кислот, щелочей (в том числе продуктах жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и птиц, моющих и дезинфицирующих растворах). Например, покрытие не разрушается в растворах соляной кислоты (концентрацией до 36 %), уксусной кислоты (до 29 %), гидроксида натрия (до 35 %), маслах, бензине, спиртах. Состав после сушки не выделяет вредных веществ и может использоваться в контакте с пищевыми продуктами и питьевой водой. Таким образом, его применение возможно для окраски шифера с гарантией защитных свойств до 10–15 лет, а также стен, полов, технологического оборудования животно- и птицеводческих ферм, силосных ям, хранилищ удобрений, в других местах, где необходима особая защита от влаги и агрессивной среды. Состав ППГ-1 может применяться и для покрытия металлических поверхностей с сохранением указанных защитных свойств, адгезия обеспечивается пескоструйной обработкой металла.

Минимальная толщина слоя при однократном нанесении распылением — 15–20 мкм, максимальная при многократном — неограниченна. В большинстве случаев достаточно 1–3 слоев (1 — для декоративной окраски, 2–3 — для достижения высоких защитных свойств).

Золь-гель спешит на помощь

Для повышения коррозионной стойкости металлов и защиты от влаги металлических поверхностей широкое применение получили гидрофобные покрытия. По словам заместителя декана физического факультета УО "Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины" Д. Л. Коваленко, в качестве гидрофобизаторов, как правило, применяют соли жирных кислот и таких металлов, как медь, алюминий, титан, цирконий и другие, катионоактивные поверхностно-активные вещества, низко- и высокомолекулярные кремнийорганические и фторорганические соединения. Гидрофобные покрытия, нашедшие широкое применение в машиностроении и строительстве, формируются в основном методом распыления на поверхности изделий из металла, стекла или пластика. Эти покрытия являются недостаточно стойкими и долговечными.

Альтернативным методом получения гидрофобных покрытий из пленкообразующих растворов металлоорганических соединений кремния является золь-гель метод. Пленкообразующий раствор представляет собой двухфазную систему, состоящую из ультрадисперсных частиц, распределенных в жидкости. Пленкообразующий золь был получен путем гидролиза металлоорганических соединений кремния в водно-спиртовой смеси.

"Нанесенное покрытие с толщиной 2–4 мкм обладает влагостойкостью и коррозионной стойкостью при штатных испытаниях металлических изделий, — рассказал о преимуществах нового вещества Д. Л. Коваленко. — Защитное покрытие   стравливается без нарушения свойств   металлической поверхности в кислородной плазме или специально составленном травителе. Хорошая адгезия наблюдается к поверхности стали, алюминия, магния, кремниевых подложек с алюминиевой разводкой (микросхем), стекла, пластика. Отмечается также механическая устойчивость к температурным колебаниям".

Хочется надеяться, что новые разработки найдут применение на отечественных стройках, а белорусские ученые не остановятся на достигнутых результатах.

Просмотров: 8 431