Піх Людмила Олексіївна
Старший викладач
Харківський національний університет сільського господарства
імені Петра Василенка
Україна
Місто Харків
Новікова Вікторія Євгеніївна
Старший викладач
Харківський національний університет сільського господарства
імені Петра Василенка
Україна
Місто Харків
Шакула Олександр Олександрович
Кандидат сільськогосподарських наук,
доцент
Харківський національний університет сільського господарства
імені Петра Василенка
Україна
Місто Харків
Анотація: Розробка рецептури антикорозійної ґрунтовки-перетворювача іржі лігнінового для підготовки поверхні обладнання підприємств переробної промисловості.
Розроблена рецептура грунтовки-перетворювача іржі Г-042 для підготовки поверхні під антикорозійне покриття обладнання підприємств переробної промисловості. Показана ефективність і доцільність застосування грунтовки-перетворювача іржі.
Ключові слова: ґрунтовка-перетворювач іржі; ґрунтовка-модіфікатор іржі; лігнін; поліуретанові покриття; триметилпропан.
Захист від корозії обладнання і конструкцій приміщень підприємств переробної промисловості дуже актуальний в зв’язку зі значним руйнуванням металу в різних агресивних середовищах.
Перспективними є лакофарбові матеріали на основі поліуретанових смол.
Складність проблеми - в якісній підготовці поверхні. При ремонті обладнання і конструкцій потрібно очищення від іржі багатьох тисяч квадратних метрів сталевої поверхні. В залежності від умов експлуатації і методів очистки поверхня може знову покритися нальотом іржі. Таким чином, при виконанні ремонтних антикорозійних робіт нерідко виникають умови, коли неможливо цілком очистити поверхні, що фарбуються, від іржі. Застосовування методів механічного очищення дуже трудомістке і шкідливе для здоров'я людей.
У цьому випадку доцільно застосовувати спеціальні склади для фарбування металу безпосередньо по іржавій поверхні, із яким видаляється лише пухкий шар, що погано утримується.
Мета роботи - розробка рецептури ґрунту - перетворювача іржі і комплексних систем покриттів на його основі.
Використання модифікаторів іржі дозволяє в 1,5-3 рази підвищити термін служби лакофарбових покриттів в порівнянні з очищенням ручним способом і фарбуванням безпосередньо по іржавій поверхні. На 25-30% знизити трудомісткість і поліпшити санітарно-гігієнічні умови роботи по підготовці поверхні.
Склади для обробки поверхонь, які прокородирувалися, розрізнюють за способом впливу на продукти корозії на пенетраційні засоби, стабілізатори і перетворювачі іржі.
Основний напрям при розробці сучасних композицій полягає у створенні матеріалів грунтовочного типу, механізм впливу яких на іржу об'єднує в собі ознаки двох або навіть трьох перерахованих вище типів складів. У останні роки намітилася тенденція до розробки грунтовочних складів для фарбування іржавих поверхонь з використанням плівкоутворювачів, які відрізняються високою корозійною стійкістю в агресивних середовищах і можуть в ряді випадків служити довговічним самостійним покриттям. З цієї точки зору привертають увагу грунтовочні склади на основі поліуретанових матеріалів. Однак їх властивості істотно залежать від способу підготовки поверхні і низькі при нанесенні по іржі.
Для потреб господарства країни необхідно безліч перетворювачів іржі, виготовлених з доступного матеріалу. Таким матеріалом служить гідролізний лігнін. Він є багатотонним відходом гідролізно-дріжджових заводів, щоріч¬ний викид у відвал якого становить 3,5-4млн тонн. Гідролізний лігнін вибраний як основний компонент лігнінових перетворювачів іржі по тій причині, що макромолекула цього природного полімеру володіє багатофункціональністю, а сировинна база не обмежена. Лігнін у своєму складі містить у відсотках: 19,2-20,4 гідроксильних груп і 15,7- 16,3-карбоксильних. На основі гідролізного лігніна розроблений порошковий перетворювач іржі (ППІ). Він являє собою порошок темно-коричневого кольору, дисперсність часток якого 10-12млн, вогкість 3-4%, рН водневого витягу 7,5-8,2. Його вводять у кількості 5-10% від мас лакофарбо¬вого матеріалу, виконувати роль захисного грунту по іржавому металу. ППІ придатний для обробки поверхонь, покритих шаром іржі до 100мкм.
Вивчено механізм захисної дії перетворювача іржі на основі лігніну [1]. Зокрема, показано, що високу антикорозійну активність перетворювача можна пояснити його здатністю зв'язувати адсорбційну воду, що міститься в іржі, тим самим запобігаючи підплівковій корозії.
Досліджений вплив лігнінового порошкового модифікатора іржі [2] в лакофарбовому матеріалі на його відносну в'язкість і товщину покриття, а також міцнісні властивості покриття. Показано, що із збільшенням концентрації порошку в лакофарбовому матеріалі до 10% адгезія покриття збільшується, а максимальне значення міцності на удар має місце при 4-5% порошкового модифікатора іржі.
При виготовленні зразків для проведення випробувань було виявлено, що введення порошкового перетворювача іржі в 2-3 раза скорочує час висихання лакофарбових матеріалів. Це пояснюється, тим, що до складу перетворювача входить певна кількість аліфатичних і гетероциклічних амінів, сприяючи полімеризації в лакофарбовому матеріалі. Крім того, ППІ підвищує тиксотропні властивості матеріалу, завдяки чому в ряді випадків можна зменшити кількість покритих шарів, підвищення товщини кожного з них.
Встановлено, що порошковий модифікатор іржі, що застосовується в поєднанні з лакофарбовими матеріалами, досить ефективний при забарвленні іржавих поверхонь. Його дія пов'язана зі здатністю макромолекул лігніну утворювати з продуктами корозії заліза комплексні з'єднання міцно пов'язані з металом. Реакція комплексотворення між лігніном і продуктами корозії протікає доти, поки лакофарбова система знаходиться в рідкому стані. Експлуатаційна характеристика покриття залежить від тривалості цього стану. Як матеріал, тривалість якого відповідає тривалості реакції комплексотворення, використали фарбу МА-25. Дослідження стану іржавої поверхні під покриттям з порошковим модифікатором іржі виявили, що продукти корозії повністю відсутні, в той час як під покриттям без порошкового модифікатора іржа залишається без змін.
Вивчені захисні властивості ряду композицій на основі хімічно стійких лакофарбових матеріалів і порошкового перетворювача іржі ППІ-1. Встановлено, що кра¬щою захисною здатністю володіють покриття на основі систем емаль ХВ-785 + лак ХВ-784 + ППІ-1 та епоксидної шпаклівки ЕП-00-10 + ППІ-1. Покриття стійкі до дії високомінералізованих середовищ таких, як морська вода та ін.
Вивчена захисна здатність в 3,5% розчині штучної морської солі грунтів перетворювачів, а також грунтів з порошковим перетворювачем іржі в комплексних системах лакофарбових покриттів. Найбільш ефективні грунтівки МС-0152 і ХС-059, ЕП-0199 з тиском порошкового перетворювача іржі лігнінового.
Проведені електрохімічні і ренгеноструктурні випробування захисної здатності ряду лакофарбових покриттів з ППІ-1, нанесених на іржаву поверхню. Показано, що при випробуваннях у воді, 3% розчині солі використання композицій із вмістом 5% порошкового перетворювача іржі підвищує захисні властивості алкідних лаків в порівнянні з покриттями, нанесеними по іржавій поверхні.
Показано, що лакофарбові покриття на основі композицій різних плівкоутворювачів з порошковим модифікатором іржі, нанесені на іржаву поверхню, по атмосферостійкості мало відрізняються від покриттів, нанесених на обчищену від продуктів корозії поверхню і значно перевершують покриття по іржі без застосування порошкового модифікатора.
З метою здійснення комплексного захисту металовиробів, що експлуатуються в складних корозійних умовах при наявності біокорозії, а також можливості проводити обробку по іржавому металу створені нові пігменти модифікатори іржі ППІ-0 на основі модифікованого лігніну.
На основі відходів виробництва лігніну гідролізного, целолігніну синтезовані металопохідні лігніну, які виявляють біоцидний ефект при додаванні їх в лакофарбовий матеріал в кількості 7-10%. Випробування показали високу антикорозійну активність синтезованих біоцидів.
Результати випробувань деяких властивостей лакофарбових покриттів, нанесених на іржаві металеві поверхні, оброблені лігніновими перетворювачами іржі. У роботі застосовували рідкий і порошковий модифікатори іржі. Для нанесення покриттів використали емалі ХВ-785, НЦ-25, ПФ-115, фарбу МА-25. Встановлено, що найбільш високі захисні властивості мають покриття із змістом 6% порошкового перетворювача іржі. У лабораторії і виробництві випробовували покриття, формовані із застосуванням порошкового і рідкого лігнінових модифікаторів іржі. Композиції, що містять порошковий модифікатор іржі, відрізняються підвищеною корозійною стійкістю в порівнянні з аналогічними покриттями, нанесеними на іржаві поверхні, оброблені рідким лігніновим мо¬дифікатором іржі. Отримані результати дозволяють оцінити ефективність використання модифікаторів іржі в порівнянні з механічними методами очищення іржавої поверхні. Показані переваги порошкового модифікатора іржі в порівнянні з рідким, виключається операція нанесення модифікатора іржі і поліпшуються експлуатаційні характеристики покриття.
Розроблені грунтовка-модифікатор іржі Лігнокор-ГЛП і покриття Лігнокор-ГЛІІ, Лігнокор-ППП. Випробування складів в кліматичній камері, 3% розчині солі, у вологій атмосфері показали, що покриття типу Лігнокор у вказаних середовищах мають високу водо- соле- і хімічну стійкість. Грунтовка-перетворювач іржі Лігнокор-ГЛП застосовуватися як самостійне покриття не може. Система покриття грунт і Лігнокор показала високу захисну здатність в атмосфері цехів целюлозно-паперового виробництва.
Досліджена можливість використання для отримання поліуретанових покриттів ряду композицій на основі олігоефірів гідролізного лігніну і різних поліізоционітів. Попередні дослідження показали, що модифікований окислом пропілену лігнін може бути використаний в поєднанні з ізоцианатною складовою для отримання поліуретанових покриттів.
Модифікація гідролізного лігніну методом оксипропілірування не тільки повідомляє йому розчинність в органічних розчинниках, але і значно підвищує реакційну здатність гідроксильних груп, що беруть участь у взаємодії з ізоцианатами і дозволяє використати продукти оксипро- пілірування як перспективну сировину для отримання лігнополіуретанів. Були використані толуілендіізоционат, гексаметилендіізоционат, поліізоционат-биурет та інш.
Задовільні результати були отримані для композицій на основі толуілендіізоционату і триметилпропану. Розчини 20-25%-вої концентрації зберегли життєздатність протягом 3-5 годин. Цей склад відрізняється високою швидкістю отвердіння, покриття на його основі мають хороші фізико-хімічні показники. Як відомо, показниками завершеності процесу структурування є твердість покриття. Для композиції оксипропілірованого лігніну, толуілендіізоцианату і триметилпропану цей процес завершується за 40 годин і твердість становить 0,9 умовних одиниць. За цей же час показник твердості покриття з ок¬сипропілірованого лігніну не перевищує 0,7 умовних одиниць.
Проведені дослідження показали, що олігомірні з'єднання лігніну можуть бути з успіхом застосовані для отримання поліуретанових покриттів з підвищеною світло- та хімстійкістю.
Виходячи з вищевикладеного, представляло інтерес визначити ефективність застосування покриттів на основі композицій поліуретанових лака і емалі з порошковим пе¬ретворювачем іржі лігніновим. З метою визначення впливу різного вмісту порошку на захисні властивості покриттів, встановлення його оптимальної концентрації. Проведені по¬рівняльні лабораторні випробування складів перетворюва¬чів іржі грунтовочного типу на основі поліуретанових лака Е-772-2(0) і емалі Е-772 ППІ.
Список літератури
1. Сучасні тенденції і перспективи в області створень і застосування модифікаторів іржі (А.Н.Елісоветський і інш.). Фарбування по іржі-86: Тез. Докл. Другої Всесоюзної науково-тухнічної конференції, 22-24 жовт., 1986- Черкас, 1986-3. 3-5.
2. Перетворювачі іржі лігнінові (Ю.Н.Форостян, Б.І.Форостян, Г.Н.Шадрін) Фарбування по іржі 86: Тез. докл. Другої Всесоюзної науково-технічної конференції, 22- 24 жовт. 1986-Черкаси, 1986-28.
3. Антикорозійні препарати на основі лігніна (Ф.Н.Форостян і інш.) Теорія і практика захисту від корозії металевих і залізобетонних конструкцій і обладнання: Тез.докл. Другої міжобл.науково-технічної конференції, 30 листоп.-2 груд., 1988-Астрахань, 1988-120.
4. Використання гідролізного лігніна в компо¬зиціях для захисту металоконструкцій тваринницьких ферм (Носів В.І., Міхайлін В.Н., Ваняха Л.Р.) (Лакофарбові матеріали та їх застосування.-1987-№3).
5. Олігоефіри лігніна. Покриття на основі олігоефірів гідролізного лігніна (Л.А.Бакало, Л.І.Чиркова, Л.Н. Можейко) (Хімія древесинн.-1980. -3.83-86.
