| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
Основи захисних властивостей лакофарбових та полімерних покриттів
Захисна дія лакофарбових та полімерних покриттів, нанесених на метал, формально може бути пояснено екрануючим (бар'єрних) ефектом, в результаті якого корродирующая поверхню металу механічно ізолюється від контакту з агресивним середовищем. Однак, протикорозійне дію покриття не вичерпується лише його ізоляційними властивостями, оскільки будь отвержденное покриття в тій чи іншій мірі проницаемо для водних електролітів, пар води, атмосферного кисню, сірководню, двооксиду вуглецю, а також для інших органічних рідких середовищ.Проникнення до поверхні металу зазначених корозійних середовищ і містяться в них агресивних компонентів цілком достатньо для протікання корозійного процесу металу під покриттям. Однак, як показує практика, більшість покриттів цього процесу успішно протистоїть, що і визначає захисні властивості рекомендованого для даних умов покриття. Який же механізм гальмування корозії під захисним покриттям?
Згідно з наявними уявленнями істотне гальмування корозійного процесу металу під захисним покриттям обумовлюється двома взаємозалежними комплексами факторів: здатністю покриття різко сповільнювати дифузію і перенесення коррозионноактивных середовищ і компонентів до металевої поверхні, а також, що найбільш важливо, взаємодіяти фізико-хімічно з металом таким чином, що поверхня металу істотно змінює свої первинні фізичні і навіть механічні властивості.Завдяки цьому проникла до поверхні металу агресивне середовище не в змозі (при певних умовах) реалізувати свої корозійно-агресивні властивості. В результаті корозійний процес на межі розділу фаз метал-покриття помітно гальмуються, захисне покриття довго зберігає свої початкові властивості на межі розділу фаз метал-покриття помітно гальмується, захисне покриттям не виходить з мінімально допустимих значень.
Здатність покриттів затримувати проникнення до поверхні металу агресивних електролітів, парів води і газів, органічних вуглеводневих середовищ, іншими словами - здатність послаблювати контакт агресивного середовища з металом і тим самим впливати на кінетику корозійного процесу, є необхідним, але все ж недостатньою умовою гальмування корозійного руйнування металу. Достатнім є адгезионное взаємодія активних груп покриття з активними центрами на поверхні металу, тобтопереклад металу в так зване квазипассивное стан, що не дозволяє навіть проникла до металу в агресивному середовищі активно з ним взаємодіяти.
Як відомо, бар'єрні властивості захисних покриттів багато в чому визначаються дифузійними характеристиками полімерного шару. А вони багато в чому залежать від суцільності покриття, тобто від відсутності чи наявності в ньому пір і дефектів, характеру структури захисного шару і т. д. Полімерний шар, як правило, є монолітним: він складається з ділянок різної щільності і товщини, пронизане численними порами, капілярними каналами і зазорами, що утворюються в результаті теплового руху частин макромолекул плівкоутворювача як у період висихання, так і потім у отвержденном стані.
Проникнення рідкої і газоподібної середовища через полімерний шар покриття здійснюється декількома механізмами. Один з них капілярний проникнення середовища до металу через пори та дефекти покриття. Інший реалізується через осмотичний процес переміщення електроліту з різною концентрацією через полунепроницаемую мембрану - покриття, що відділяє метал від агресивного середовища.Під впливом осмотичного тиску відбувається проникнення молекул електроліту з меншою концентрацією іонів солей до поверхні металу, де може штучно виникнути значна концентрація солей в електроліті, наприклад, в результаті недостатньої очищення металевої поверхні від розчинних у воді компонентів. Молекули води, розчиняючи наявні на металі солі, створюють під покриттям микрорастворы з великою концентрацією іонів, куди і прямують через полунепроницаемый полімерний шар іони агресивного середовища.В результаті під покриттям накопичується певний обсяг електроліту, в якому виникає підвищений тиск. Внаслідок цього покриття частково відривається від металевої поверхні, і в даному місці покриття утворюється міхур,наповнений електролітом, який згодом лопається. При цьому створюються умови для локальної корозії металу, а потім, у міру зростання числа бульбашок, відбувається повне руйнування захисного шару і під ним починається суцільна корозія металу. Це звичайний стан металу під неякісно нанесеним покриттям.
Істотний вплив на процес корозії металу під покриттям надає швидкість проникнення іонів електроліту через плівку полімеру, а також те, які з корозійних агентів (більш або менш агресивні) досягають металевої поверхні. Велику роль відіграє швидкість відводу продуктів корозії через цю плівку в зворотному дифузії і осмосу напрямку і інші більш чи менш важливі фактори.Однак основне протикорозійне дію полімерного покриття на метал в значній мірі визначається їх взаємодією на межі розділу фаз,яке характеризується таким загальним поняттям, як адгезія покриття з металом.
В основі адгезії лежить складний процес взаємодії активних функціональних груп плівкоутворювача з активними центрами на поверхні металу. В результаті між покриттям і металом утворюються міцні й стійкі в часі фізичні та хімічні зв'язки. Разом з тим відбувається зміна енергетичного стану поверхні металу під покриттям, обумовлене адсорбційними та хемосорбционными процесами.Завдяки цьому зміщується в позитивну сторону станционарный потенціал металу, може протягом анодної реакції іонізації металу, знижується щільність струму анодної поляризації. У результаті метал переходить в стан, близьке до пасивності, і стає практично нечутливим до агресивних електролітів. Якщо навіть подекуди поверхню металу активується, то утворюються продукти корозії заповнюють порові канали і гальмують подальший розвиток корозійного процесу.
Таким чином, сили адгезії покриття з металом ефективно перешкоджають протікання корозійного процесу під покриттям до тих пір, поки вони зберігаються на більшій частині поверхні, що захищається. З цього ясно, яке вирішальне значення в забезпеченні високої адгезійної зв'язку між покриттям і металом має ретельна очищення (підготовка) металевої поверхні перед нанесенням покриття.При недостатньо ретельному очищенню поверхні або недоучете вологості повітря вчинені корозійно-стійкі захисні покриття в даній агресивному середовищі, хоча і лишаються незруйнованими і зберігають всі свої початкові властивості, все ж не можуть реалізувати своїх гарантованих протикорозійних властивостей.
Захисна здатність покриття, при наявності високого ступеня адгезії, визначається, в першу чергу, товщиною, сплошностью, а також рівномірністю товщини полімерного шару. Тому для кожної конкретної системи покриття існує сумарна критична товщина (певне число шарів), при якій опір в порах покриття стає близьким опору всього покриття в цілому.
Адгезійна міцність покриття в значній мірі визначається хімічною природою і фізико-хімічними властивостями лакофарбового або полімерного матеріалу, умовами формування плівки, її структурою, фазовим станом і фізико-механічними властивостями. Адгезія зростає зі збільшенням числа полярних функціональних груп в плівкоутворюваче (наприклад, в лакофарбових матеріалах на основі епоксидних смол).Мономери і олігомери, що входять до складу плівкоутворювачів, здатні своїми полярними групами хемосорбироваться на металевій поверхні і утворювати при подальшої полімеризації (затвердінні) міцні зв'язки з металом, дають найбільш ефективні і довговічні на металі захисні покриття.
У свою чергу, на здатність плівки покриття гальмувати процес проникнення електролітів агресивного середовища до металу великий вплив справляє структура полімерної плівки (одновимірна, тривимірна), її хімічний склад, полярність, фазовий і фізичний стан затверділі плівки. Так, найбільш низькою проникністю і високою довговічністю характеризуються полімери з тривимірною сітчастою структурою.
Виходячи з особливостей взаємодії полімерних плівок з металевою поверхнею і враховуючи, що оптимально метал під плівкою повинен перебувати в неактивному (квазипассивном) стані, дуже великий ефект на захисні властивості покриттів надають вводяться в плівкоутворювач інгібітори корозії. Але їх введення в полімерний матеріал і захисну дію у твердій плівці повинно бути узгоджено, у першу чергу, з адгезійними властивостями покриттів, так як в противному випадку ефект інгібування може виявитися незначною.В даний час у нашій країні і за кордоном проводяться великі дослідження з підбору для лакофарбових матеріалів інгібіторів корозії, методів їх введення в лакофарбові та полімерні композиції, підвищення захисних властивостей вже відомих систем.
|
| Категорія: Захист нафтових резервуарів від корозії | Додав: 26.09.2016
|
| Переглядів: 1233
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
