Влияние отвердителей на антикоррозионные свойства эпоксидных покрытий Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 667.637.2:667.613

М. Р. Зиганшина, Ф. А. Конов, А. В. Вахин ВЛИЯНИЕ ОТВЕРДИТЕЛЕЙ НА АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Ключевые слова: отвердители, покрытия эпоксидные, свойства антикоррозионные.

В данной работе сопоставляется влияние промышленных отвердителей на антикоррозионные свойства цинкнаполненных эпоксидных покрытий. Продемонстрировано значительное влияние природы отвердителя на антикоррозионной способностью покрытий.

Keywords: curing agents, epoxy coatings, anticorrosive properties.

In this work compared the influence of industrial curing agents for anticorrosion properties of the epoxy coatings. Demonstrated a significant influence of the nature of the curing agent on anticorrosive capability of coatings.

Повышение качества полимерных композиционных покрытий является актуальной задачей исследователей. Сохранение высоких эксплуатационных свойств покрытий в течение заданного срока эксплуатации является необходимым условием успешного использования ЛКМ в защитных и декоративных целях. По ряду показателей, в числе которых высокая хим. стойкость, противокоррозионная эффективность и др. показатели покрытия, эпоксидные материалы относятся к числу наиболее эффективных.

Значительные возможности их

использования для производства различных изделий литьём и прессованием, клеев, покрытий и много другого обусловила быстрый рост их потребления. Объём рынка эпоксидных смол предполагается до 3,03 млн. тонн к 2017 году [1]. Продолжаются исследования в направлении повышения реакционной способности эпоксидных смол, улучшения характеристик покрытия и их эластичности, а также разработка новых продуктов для специфических потребностей промышленности. Эпоксидные смолы относятся к группе

полиаддитивных смол. После открытия эпоксидных смол определились два направления исследований -получение аналогичных продуктов новым синтезом и модификация синтезированных смол для улучшения их свойств. В большинстве случаев эпоксидные смолы необходимо химически

отверждать. Большими возможностями

регулирования функциональных свойств конечных изделий характеризуется использование самых разнообразных отвердителей - агентов переводящих эпоксидный полимер в сетчатую структуру, ассортимент которых неуклонно растёт при

небольшом числе марок эпоксидных смол.

Различают три вида отверждения [2]:

1) определяющее значение имеют

эпоксидные группы. Отверждение проводят

катализаторами полимеризации,

полифункциональными соединениями,

вызывающими пространственное сшивание;

2) значение эпоксидной группы соизмеримо с ролью отвердителя. Отверждение осуществляется содержащими метилольные группы продуктами конденсации формальдегида с фенолом, меламином и др., продуктами конденсации анилина с формальдегидом;

3) определяющее значение имеет химизм отвердителя. Исходные продукты для эпоксидных смол содержат ОН-группы. Отверждение проводят этерификацией непредельными высшими жирными кислотами с последующим реагированием с кислородом воздуха, а также добавлением полиизоцианатов, реагирующих с гидроксильными группами.

Широкий спектр отвердителей позволяет добиться необходимого сочетания показателей в зависимости от предназначения эпоксидного композита.

Особые требования предъявляются к эпоксидным смолам, используемым для

антикоррозионных покрытий. Природа связующего оказывает значительное влияние на механизм защитного действия покрытий и электрохимическое поведение окрашенной стали. Эпоксиаминные пленкообразующие системы предпочтительнее по ряду показателей, как например, в случае использования их для цинкнаполненных составов Определяющим их эффективность является действие цинкового порошка, обеспечивающего катодный механизм защиты стальных изделий [3].

В работе сопоставлялись антикоррозионные свойства эпоксидных грунтовок, содержащих в качестве ингибирующего пигмента фосфат цинка, отверждаемые различными промышленными отвердителями. Лакокрасочные композиции получали путем диспергирования пигментов в растворе олигомера Э-40 (ТУ 2225-154-05011907-97) с помощью лабораторного дисольвера. Пигментная часть включала кроющие пигменты - диоксид титана и чёрный железооксидный пигмент, кроме того инертные наполнители - кальцит и микротальк. В качестве растворителя использовали смесь ксилола и ацетона в соотношении 1:1. Перед нанесением покрытий в суспензию на основе эпоксидного олигомера добавляли отвердитель. В качестве окрашиваемого субстрата служила холоднокатаная малоуглеродистая кузовная сталь 08 КП, которую перед окрашиванием зачищали наждачной шкуркой №100, обезжиривали уайт-спиритом и ацетоном, после чего сушили на воздухе при температуре 20+5 °С. Лакокрасочные композиции наносили пневмораспылением и формировали покрытия толщиной 100±10 мкм в естественных условиях в течение 7 суток. Толщину

покрытий определяли с помощью тощиномера МТ-41НЦ. Края пластин были окантованы грунтовкой, отвержденной ПЭПА (ТУ 2413-357-00203447-99).

Определены физико-механические свойства покрытий сформированных с использованием промышленно выпускаемых отвердителей АИС-12, Этал 2МК, Бргсиг ТН7320 (табл. 1).

Таблица 1 - Малярно-технические свойства грунтовок

Наименование показателя Отвердитель

АИС- 12 Этал 2МК Ерісиг ТИ7320

Цвет пленки грунтовки Серый

Внешний вид пленки Грунтовка образует однородную матовую гладкую пленку без посторонних включений

Массовая доля нелетучих веществ, % 65,0 65,5 65,3

Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4, при температуре 20°С 100 110 115

Время высыхания грунтовки до степени 3 не более, при (20+2) °С, ч 12 12 12

Адгезия пленки, баллы 1 1 1

Прочность пленки при ударе по прибору типа У1, см 35 30 30

Твердость покрытия по маятниковому прибору типа ТМЛ (маятник А), у .е. 0,41 0,40 0,43

Испытуемые образцы наполовину были погружены в следующие водные растворы: 3 % раствор №С1 и 10 °%-е растворы №0Н, НО, Н2804. На рисунках 1-3 представлены результаты выдержки в течение 50 часов.

Рис. 1 - Результаты выдержки образцов в 10 %-ом растворе КаОИ. Слева направо:

Еркиг ТИ7320, АИС-12, Этал 2МК

Рис. 2 - Результаты выдержки образцов в 10 %-ом растворе ИС1. Слева направо: АИС-12, Этал 2МК, Еркиг ТИ7320

Рис. 3 - Результаты выдержки образцов в 10 %-ом растворе Н2804. Слева направо: АИС-12, Этал 2МК

По результатам физико-механических испытаний и экспозиции в 3 % водном растворе №С1 и 10 % растворах №0И и И2804 не выявлено существенных различий в свойствах покрытий. Экспозиция в 10 % растворе ИС1 (рисунок 2) продемонстрировала значительное положительное влияние отвердителя АИС-12 на химическую стойкость эпоксидных покрытий.

Таким образом, результатом исследования является установление существенного влияния различных промышленно выпускаемых

отвердителей на свойства эпоксидных покрытий.

Литература

1. ОІЛ прогнозирует рост мирового рынка эпоксидных смол: Лакокрасочные материалы и их применение, вып. 5, (2012).

2. В.Е. Катнов, С.Н. Степин, В.В. Михеев Вестник Казанского технологического университета, 9, 144-146 (2012).

3. Л. Мошинский, Эпоксидные смолы и отвердители, Аркадия пресс Лтд, Тель-Авив,1995, 360 с.

4. С.И. Толстошеева, С.Н. Степин, М.С. Давыдова, А.В. Вахин, Вестник Казанского технологического университета, 15, 98-100 (2012).

© М. Р. Зиганшина - к.х.н., доц. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КНИТУ, [email protected]; Ф. А. Конов - асп. той же кафедры; А. В. Вахин - к.т.н., доц. каф. высоковязких нефтей и природных битумов К(П)ФУ, [email protected].