Лаки, краски, эмали, пигменты, герметики.

Г.П. Тищенко, А.В. Онищенко, В.И. Линский*

ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет»,

г. Днепропетровск

*Днепропетровский монтажный техникум, г. Днепропетровск

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ БАЗАЛЬТОЧЕШУЙЧАТЫХ ЭПОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Модификаторы различной природы существенно влияют на повышение прочностных свойств полимерных покрытий. Для обеспечения стабильности этих свойств применяются прогрессивные методы физико-химического модифицирования полимерных покрытий [1]. В связи с этим, перспективным можно считать применение физического модифицирования полимерных покрытий, с возможностью дальнейшей частичной или полной замены им химического модифицирования.

При исследовании защитных покрытий были использованы:

- пленкообразующее: химически стойкое пленкообразующее на основе эпоксидной смолы ЭД-20;

- наполнитель: в качестве основного объекта исследования использован перспективный наполнитель – базальтовая чешуя;

- в качестве физического модификатора использовано переменное электромагнитное поле высоких параметров.

Для активации базальтовой чешуи в лабораторных условиях применялась установка с помощью которой обеспечивались необходимые условия активации: взвешенное состояние базальтовой чешуи (с помощью вибратора), нагрев до 950 °С, скорость нагрева (около 100-140 °С/мин), удаление влаги (с помощью вытяжки).

Для установления зависимости влияния температуры обработки чешуйчатого наполнителя на физико-механические свойства эпоксидных покрытий активация базальтовой чешуи проводилась при температурах: 650, 750, 800, 950 °С. Скорость нагрева составляла 135-145 °С/мин, скорость охлаждения – 900-950 °С/мин.

Проведенными исследованиями установлено, что лучшими физико-механическими свойствами обладают покрытия, наполненные базальтовой чешуей активированной при температуре 950 °С.

Обработка покрытий переменным электромагнитным полем (ЭМП) проводилась на специальной установке, которая состоит из электромагнита с обмоткой. Сердечник из армкожелеза сечением 120×90 мм обеспечивает при продолжительной работе поле напряженностью 1,6·10⁶ А/м (2·10⁴ Е), при кратковременной – 3,2·10⁶ А/м (4·10⁴ Е) [1].

Проведенными раннее исследованиями установлено, что лучшими физико-механическими свойствами обладают покрытия, наполненные 20% мас. активированной базальтовой чешуей (АБЧ), обработанные переменным ЭМП оптимальной напряженности и при оптимальном времени выдержки [1].

Перед началом проведения эксперимента образцы покрытий отверждали 48 ч при комнатной температуре, после чего взвешивали с точностью до 0,0001 г и измеряли диаметр и толщину образцов с точностью до 0,01 мм.

Исследования химстойкости защитных покрытий, предназначенных для эксплуатации в условиях пищевых производств, проводили в следующих модельных средах [1]: 1 – вода дистиллированная; 2 – 5%-ный раствор лимонной кислоты; 3 – 5%-ный раствор соляной кислоты; 4 – 5%-ный раствор азотной кислоты; 5 – 5%-ный раствор серной кислоты; 6 – 5%-ный раствор едкого калия; 7 – 96%-ный раствор этилового спирта; 8 – 40%-ный раствор винной кислоты + 40%-ный раствор этилового спирта; 9 – 2%-ный раствор лимонной кислоты + 20%-ный раствор этилового спирта; 10 – 5%-ный раствор хлорида натрия; 11 – 5%-ный раствор молочной кислоты; 12 – 3%-ный раствор уксусной кислоты + 5%-ный раствор этилового спирта.

Образцы помещали в герметично закрывающиеся сосуды со средами. Поддерживались постоянными температура и концентрация растворов. Изменение массы образцов определяли после их выдержки в модельных средах на протяжении 24, 48, 72, 100, 150, 300, 500, 1000 ч и более. Продолжительность исследований ограничивали временем, необходимым для установления сорбционного равновесия или нестойкости полимера в модельной среде [1].

Исследована химическая стойкость покрытий на основе эпоксидной смолы ЭД-20 содержащей 20% мас. базальтовой чешуи, активированной при 950 °С, обработанных переменным ЭМП в течение 900с. Для сравнительного анализа полученных данных приведены исследования химической стойкость покрытий на основе эпоксидной смолы ЭД-20 содержащей 20% мас. базальтовой чешуи, активированной при 950 °С, не модифицированных в ЭМП.

Покрытия на основе эпоксидной смолы ЭД-20 содержащие 20% мас. АБЧ модифицированные в ЭМП 900с нестойкие в исследуемых средах 8 и 12 (набухание более 10%); относительно химстойкие в среде 4 (набухание от 5 до 10%) и химстойкие в средах 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10 и 11 (набухание до 5%). В среде 7 наблюдалась потеря массы образца до 5%.

Выводы

Эпоксидные покрытия, которые подвергались физической модификации (900с в ЭМП), химически более стойкие по сравнению с аналогичными покрытиями без модификации в средах 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11 и 12. В средах 6 и 7 положительный эффект не наблюдался.

В результате проведенных экспериментов установлено положительное влияние обработки состава электромагнитным полем в создании эффективной барьерной защиты и снижения проницаемости полимерных противокоррозионных покрытий в большинстве модельных сред. Данное явление можно объяснить тем, что электромагнитное поле переводит структуру покрытия из менее упорядоченного в более упорядоченное состояние. ЭМП способствует снижению эффекта агрегации, формированию более однородной по всему объему структуры. Происходит также существенное изменение физико-механических свойств полимера, обусловленное пространственной ориентацией его молекул, увеличение плотности упакования макромолекул, увеличение прочности связи между молекулами полимера и наполнителя (базальтовая чешуя), вследствие их активизации при влиянии ЭМП. Кроме того, ЭМП способствует снижению внутренних напряжений в структуре покрытия [1].

Анализом данных, полученных экспериментальным путем, установлено положительное влияние как химической, так и физической модификации на физико-механическую и химическую стойкость покрытий в агрессивных средах пищевых производств.

Следует отметить, что химическая модификация покрытий показала лучшие результаты при испытаниях на химическую стойкость в сравнении с физической модификацией. Однако, физическое модифицирование исключает ввод в полимерную композицию химических реагентов, обеспечивая стабильность санитарно-гигиенических характеристик покрытий.

Физически модифицированные базальточешуйчатые эпоксидные покрытия планируются к опытно-промышленному внедрению для защиты от коррозии холодильно-компрессорной и криогенной техники на пивзаводе «Днепр» в г. Днепропетровске, а также для защиты от коррозионных разрушений наружных блоков кондиционеров, солодовенного цеха этого же завода.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тищенко Г.П., Бурмістр М.В. Корозія і захист від корозії в харчовій промисловості. Книга 1: Підручник. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2002. – 461 с.