Доктор химических наук С. Н. СТЕПИН, заведующий кафедрой химии и технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий Казанского государственного технологического университета, кандидат технических наук М. Р. ЗИГАНШИНА, доцент той же кафедры, М. С. ПЕШКОВА, ассистент той же кафедры

Известно, что основную защитную функцию металлов выполняют грунтовки, действие которых в значительной мере определяется содержанием и типом противокоррозионных пигментов. Но широко используемые для этих целей материалы содержат хром или свинец и обладают высокой токсичностью. Нами исследована возможность применения в качестве противокоррозионных пигментов природных и синтетических соединений марганца - элемента, близкого по свойствам к хрому. Несомненным их достоинством является значительно меньшая токсичность.

Изучение противокоррозионных свойств марганецсодержащих соединений проводили в сравнении с обычно применяемым до настоящего времени в составе грунтовок тетраоксихроматом цинка. Эффективность ингибирующего* действия оценивали по результату воздействия на сталь 08 кп водных экстрактов исследуемых соединений и пигментированных пленок, сформированных на основе алкидных лакокрасочных материалов, а также по времени и степени разрушения окрашенного металла.

Для определения противокоррозионной эффективности манганитов** измеряли электрохимический потенциал стали в контакте с водными экстрактами, а также определяли степень влияния веществ, вымываемых из исследуемых пигментов и экстрагируемых из лакокрасочных пленок, на ток коррозии металла.

В качестве природного соединения марганца использовали образец измельченного пиролюзита - минерала, содержащего, по данным анализа, 90% диоксида марганца, который можно рассматривать как манганит марганца. При контакте со сталью водных экстрактов покрытий, содержащих пиролюзит, происходит заметное облагораживание ее потенциала.

Дальнейшие исследования показали, что способность экстрактов пленок, пигментированных пиролюзитом, замедлять развитие коррозионного процесса стали сохраняется и в присутствии коррозионных агентов. Например, повышение содержания пиролюзита в пленке до 10 об.% приводит к четырехкратному снижению тока коррозии металла в водном экстракте, содержащем хлорид натрия. Следует отметить также, что соответствующие установившиеся значения потенциала стали остаются в области достаточно больших отрицательных значений. Значит, продукты взаимодействия пиролюзита с пленкообразователем тормозят не только анодную, но и катодную реакцию, поэтому могут быть отнесены к пигментам-ингибиторам смешанного типа.

Впрочем, у пиролюзита есть и недостатки. Основной заключается в том, что количество диоксида марганца в нем зависит от конкретного

* Ингибирование - замедление, приостановление, торможение какого-либо процесса, в том числе коррозии металла (прим. ред.).

** Манганит - соль марганцоватистой кислоты (прим. авт.).

стр. 52

Зависимость установившегося потенциала стали Е_ст (1) и тока коррозии стали i_K (2) в экстрактах от содержания пиролюзита в лакокрасочной пленке φ.

Хронопотенциометрические кривые водных вытяжек тетраоксихромата и исследуемых манганитов.

месторождения и колеблется от 50 до 95%, а число других химических элементов, встречающихся в руде, может доходить до 42. Нестабильность состава, а следовательно, свойств данного минерала, усложняет разработку того или иного лакокрасочного материала с конкретными характеристиками. Устранение данного недостатка можно достичь при использовании синтетического диоксида марганца. Однако получение этого чистого безводного или гидратированного соединения сопровождается образованием манганитов - сложных оксидов постоянного состава.

Для исследования противокоррозионных свойств синтетических марганецсодержащих соединений синтезировали манганиты кальция, цинка, стронция и бария. Перечисленные химические элементы были выбраны с учетом наиболее частого использования их солей и оксидов в качестве пигментов для лакокрасочных материалов. Синтез осуществляли методом осаждения, путем восстановления высших соединений марганца в присутствии различных солей.

Полученные вещества представляли собой высокодисперсные порошки коричневого цвета различных оттенков.

Последующие эксперименты показали: водные вытяжки синтезированных манганитов сохраняют способность подавлять окисление металла и в присутствии коррозионно-активных веществ. В качестве критерия ингибирующей способности защитной пленки, сформированной на поверхности стали, мы использовали так называемую критическую концентрацию хлорида натрия. Результаты исследования показали: в присутствии хлорида натрия тетраоксихромат цинка теряет противокоррозионные свойства, вытяжка манганита бария стимулирует процесс коррозии стали, а вещества, экстрагируемые из манганитов кальция и стронция, более чем в 15 раз снижают ток коррозии стали.

В целом же можно сделать вывод: природные и синтетические марганецсодержащие пигменты с учетом их низкой токсичности и высоких противокоррозионных характеристик представляют перспективную альтернативу применяемым сегодня высокотоксичным аналогам на основе свинца и хрома.

"Лакокрасочные материалы и их применение", 2005, N 3

Permanent link to this publication: