УСТОЙЧИВОСТЬ К СТАТИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ЦИНКНАПОЛНЕННЫХ ЭПОКСИАМИННЫХ ПОКРЫТИЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (80% И 40%)

Важным этапом в сфере противокоррозионной защиты являются устойчивость к статическому действию раствора электролита. В эпоксиаминные эмали были введены различные составы, содержащие углеродные нанотрубки, после чего данные составы были нанесены на металлические пластины и подвергнуты испытаниям. Данная статья является продолжением серии испытания, приведенных в работе [1]. В данных испытаниях использовался иной состав нанотрубок при введении их в покрытие, на 40 % наполненное цинком. Перед проведением исследований были изучены различные материалы, в том числе в публикациях [2-5] было изучено влияние углеродных нанотрубок на коррозионную защиту в акриловых покрытиях

Рассмотрим влияние углеродных нанотрубок на коррозионную стойкость водородных акриловых покрытий, как описано в работах [2-5]. Влияние многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) на прочность адгезии и коррозионную стойкость акриловых нанокомпозитных покрытий оценивали на подложках Q235 с помощью испытаний на отрыв и электрохимические измерения (EIS, LEIS). Добавление MWCNT к акрилу привело к увеличению прочности адгезии до ~ 50%. После 36 часов погружения в 3,5 мас. % NaCl сопротивление покрытию нативного акрилового покрытия составляло 235,8 Ом см², тогда как покрытия нанокомпозитов, содержащие 0,5 и 1 мас. % MWCNT, составляли 1,36 × 105 и 9,27 × 107 Ом см2 соответственно. Анализ LEIS показал, что добавление MWCNT увеличивает прочность сцепления и замедляет отслаивание. Результаты продемонстрировали положительный эффект включения MWCNT на антикоррозионную способность покрытий.

Для оценки барьерных свойств покрытий, а также их способности сопротивляться коррозии проводился мониторинг электрической емкости и коррозионного потенциала в электрохимической ячейке «окрашенный металл-электролит». Затем строилась кинетическая зависимость этих показателей, которая приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Кинетическая зависимость электрической емкости эпоксиаминного цинкнаполненного (80 %) покрытия с различным содержанием нанотрубок

Ход кривых на рисунке свидетельствует о том, что также первые 72 часов испытаний изменение емкости характеризуются вкладом только электрической ее составляющей, то есть диффузией электролита в объем покрытия и набуханием последнего. Затем по мере проникновения все большего количества электролита вглубь покрытия и появления местных дефектов заметен вклад электрохимической емкости, судить об этом можно исходя из изменения угла наклона кривых.

Продолжительность роста электрической емкости сильно зависит от типа концентрата ОУН. В случае добавления 0,1 % ОУН рост емкости был заметен только после 400 часов испытаний, при 0,02 % рост емкости происходил в течение всего испытания, а результаты для покрытия с 0,05 % ОУН схожи с результатами покрытия без ОУН. Показатель емкости для покрытия с 0,05 % ОУН после набухания вышел на плато значением в 8000 пФ/см².

Рисунок 2. Кинетическая зависимость коррозионного потенциала эпоксиаминного цинкнаполненного (40%) покрытия с различным содержанием нанотрубок

В случае добавления 0,05 % ОУН второго сотава показатель потенциала до 75 часов уменьшается и приближается к области катодной защиты, однако после 75 часов испытаний увеличивается, не обеспечивая катодную защиту. При добавлении 0,01 % ОУН потенциал на протяжении всего испытания увеличивается и далек от области катодной защиты. В покрытии с 0,02 % ОУН наблюдается снижение потенциала до 270 часов, после чего он увеличивается до конца испытаний, не обеспечивая катодной защиты. Покрытие без ОУН имеет значение близкое к катодной защите до 100 часов испытаний, после чего потенциал увеличивается.

Список литературы:

1. Дмитриев А.С., Мельников В.С., Исламова А.Ф. [и др.] Устойчивость к статическому действию раствора электролита цинкнаполненных эпоксиаминных покрытий с добавлением углеродных нанотрубок // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. LIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 18(53).
2. Варламова Т. В., Лясова А. Е. Изучение закономерностей формирования углеродных нанотрубок и катализаторов для их получения // Успехи в химии и хим. технол.. 2014. 28, N 10, с. 42-45.
3. Степко А.А., Чайникова А. С., Винокуров Е. Г., Орлова Л. А. Композиционные золь-гель-покрытия для флоат-стекла, легированные углеродными нанотрубками. Неорган. матер. 2016. Т. 52, N 2, с. 246-251.
4. Pravin P. Deshpande, Sanket S. Vathare, Shashikant T. Vagge, Elena Tomšík, Jaroslav Stejskal Conducting polyaniline/multi-wall carbon nanotubes composite paints on low carbon steel for corrosion protection: electrochemical investigations // Chemical Papers 2013. V.67, №8, 1072–1078.4. Burke P.J., Shengdong L i., Zhen Yu. Quantitative theory of nanowire and nanotube antenna performance // IEEE Trans. Nanotechnol. 2006. Vol. 5. P. 314.
5. Qin F., Brosseau C . A review and analysis of microwave absorption in polymer composites filled with carbonaceous particles // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 111. P. 061301.
6. Пат. 2578664 Россия, МПК C09D 1/00 (2006.01), B82Y 30/00 (2011.01), C23C 28/00 (2006.01), B05D 5/12 (2006.01), B32B 17/00 (2006.01), B32B 17/06 (2006.01). ГАРДИАН ИНДАСТРИЗ КОРП.. N 2012142179/04; Заявл. 20.01.2011; Опубл. 27.03.2016; Приор. 04.03.2010, N 12/659,353 (США).