Химия и технология лакокрасочных покрытий

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ

Существующие способы борьбы с коррозией металлов весьма разнообразны. По принципу воздействия на коррозионный процесс различают следующие группы защитных мероприятий:

1) изоляция поверхности металла от коррозионноактивной среды;

2) дезактивирующая обработка среды с целью уменьшения ее ак­тивности;

3) поддержание металла в термодинамически неактивном состоя­нии.

По механизму защитного действия применяемые мероприятия сводятся к трем группам:

1) повышение анодного контроля коррозионной системы - леги­рование сплавов пассивирующими компонентами, введение в рас­твор анодных ингибиторов коррозии, применение анодной электро­химической защиты;

2) повышение катодного контроля - уменьшение содержания ка­тодных компонентов в металле, снижение концентрации деполяри­заторов катодного процесса, введение в раствор катодных ингибито­ров, применение катодной электрохимической защиты;

3) повышение электрического сопротивления системы - корро­зионной среды, применяемых защитных покрытий или образую­щихся на поверхности продуктов коррозии.

Наибольший технический и экономический эффект в борьбе с коррозией достигается при изоляции металлов с помощью различ­ных защитных покрытий - металлических, неорганических неметал­лических, органических. Независимо от вида материала покрытия должны иметь хорошую адгезию, быть беспористыми и стойкими в среде, в которой эксплуатируется изделие.

Металлические покрытия подразделяются на катодные (более электроположительные, чем основной металл) и анодные (более элек­троотрицательные, при этом покрытие защищает основной металл электрохимически). Их наносят горячим способом, погружая изде­лие в ванну с расплавленным металлом, гальваническим (электро­осаждение), термодиффузионным и механотермическим (плакиро­вание) способами.

Неорганические неметаллические покрытия - силикатные, це­ментные, оксидные, фосфатные, хроматные и другие - применяют или самостоятельно, или в комбинации с лакокрасочными и други­ми покрытиями обычно в качестве подслоя. Их основное достоинст­во - повышенная термостойкость.

К Органическим покрытиям относят все виды полимерных по­крытий, включая лакокрасочные и наносимые способами экструзии расплавов и плакирования, а также разного рода футеровочные по­крытия - обмазки, обкладки тонколистовым материалом, гуммиро­вание резиной. Из органических защитных материалов достаточно широко применяют защитные смазки и пленкообразующие ингиби­рованные нефтяные составы (ПИНС) - разные по консистенции ве­щества, изготовляемые на основе продуктов переработки нефти, не­высыхающих растительных масел, кремнийорганических и других олигомеров.

Уменьшение активности коррозионной среды обычно достигает­ся введением в нее ингибиторов коррозии, а также деаэрацией (уда­лением растворенных и окклюдированных газов). И в том, и в дру­гом случае достигается торможение электрохимического процесса за счет подавления анодной или катодной реакции либо обеих одно­временно.

К способам, снижающим термодинамическую активность метал­лов, относят их легирование, катодную (наложение внешнего тока) и анодную (пассивация) защиту. Особенно эффективным может явить­ся более широкое использование металлов, имеющих аморфную структуру, как более устойчивых к внешним воздействиям.

С целью сохранения металлов все шире практикуется их замена при изготовлении изделий, конструкций и механизмов на неметал­лические материалы - пластмассы, бетон, керамику, углеграфитные и другие материалы. Однако, когда требуются высокие значения теп­лопроводности и электрической проводимости в сочетании с хоро­шей механической прочностью и теплостойкостью, наиболее оправ­данным является применение металлов. Из способов их защиты осо­бое внимание уделяется лакокрасочным покрытиям и ингибиторам коррозии.

По представлениям, развитым в работах Ю. Эванса, В. А. Каргина, Я. М. Колотыркина, И. Л. Розенфельда, Д. Е. Майна и других ученых, противокоррозионное действие лакокрасочных покрытий обуслов­ливается торможением коррозионных процессов на границе раздела металл - пленка. Это торможение может быть связано с ограничен­ной скоростью поступления веществ, необходимых для развития коррозионного процесса, повышенным электрическим сопротивле­нием материала пленки, специфическим влиянием адгезии, химиче­ским или электрохимическим воздействием материала пленки на подложку. Таким образом, факторами, определяющими защитные свойства покрытий, являются: проницаемость, электрическое сопро­тивление, эффект ингибирования, адгезионное взаимодействие с подложкой.

Влияние проницаемости. По данным Ю. Н. Михайловского, тор­можение процесса коррозии металла под покрытием Г2 может быть представлено суммой обратных величин: проницаемости Р по отно­шению к коррозионному агенту, его адсорбции Уадс поверхности ме­талла и скорости анодной реакции уа:

В зависимости от активности среды лимитирующей оказывается та или иная стадия. В случае высокоактивных сред (растворы кислот, другие агрессивные жидкости и газы), когда практически отсутствует торможение анодного процесса ионизации металла, а степень ад­сорбции коррозионного агента велика, защитная способность по­крытий в основном определяется проницаемостью пленки. При этом скорость коррозии укор ориентировочно может быть оценена сле­дующим образом:

Укор = КРАС/6,

Где К - постоянная, зависящая от природы металла; ДС - градиент концен­трации коррозионноактивного агента; 6 - толщина покрытия.

В таких условиях все факторы, обусловливающие уменьшение проницаемости покрытий: устранение пористости, кристаллизация и структурирование пленкообразователей, введение наполнителей и компонентов, реагирующих со средой, - благоприятно сказываются на защитной способности покрытий. В частности, в химическом ма­шиностроении оправдало себя применение покрытий на основе хи­мически стойких полимеров с низкой проницаемостью - фторопла­стов, пентапласта, полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида,

При изоляции труб - битумных покрытий. Вследствие низких коэф­фициентов диффузии электролитов и достаточно большой толщи­ны покрытий (3 мм и более) нередко обеспечивается эффективная их барьерная защита в самых разных средах, в том числе и агрессивных.

В условиях воздействия слабых электролитов (содержащаяся в воздухе вода, атмосферные осадки) существенное влияние на корро­зию оказывает способность электролита инициировать анодную ре­акцию. При доступе электролита подавление анодной реакции за счет поддержания металла в пассивном состоянии может явиться решающим фактором его защиты. Практика показывает, что тонкие пленки, к которым относится большинство лакокрасочных покры­тий, проницаемы по отношению к агентам, вызывающим коррозию, в частности к кислороду воздуха и содержащейся в нем воде. Ско­рость проникновения воды и кислорода через различные полимер­ные пленки, по данным И. Л. Розенфельда и Ф. И. Рубинштейн, со­ставляет [в г/(см2 • год)]:

Н20 1,122-1,190 02 0,004-0,050

Необходимое количество этих агентов для протекания коррозии стали со средней скоростью 0,070 г/(см2 • год), согласно реакции

4Бе + 302 + 2Н20 = 2Ре203 • Н20,

Составляет [в г/(см2 • год)]:

Н20 0,011 02 0,030

Сопоставляя эти данные, можно заключить, что в преобладаю­щем числе случаев лакокрасочные покрытия, в том числе и пигмен­тированные, не Представляют серьезного препятствия для диффузии агентов, необходимых для развития коррозионного процесса.

Имеются данные о том, что через год эксплуатации покрытий (масляные, алкидные, эпоксидные) в водных средах содержание Н20 и 02 под пленкой достигает значений, в несколько раз превосходя­щих их количества, необходимые для эффективного протекания процесса коррозии. Иначе говоря, барьерный принцип защиты тон­ких покрытий, какие обычно Используются в Лакокрасочной техно­логии, не является определяющим. Барьерный эффект полимерных покрытий, как показывает опыт, проявляется в большей степени по отношению к продуктам коррозии, чем к агентам, ее вызывающим. Так, проницаемость ионов железа - продуктов анодной реакции - на 1-2 порядка меньше, чем, например, воды, ионов хлора и других анионов. Таким образом, в отношении проницаемости защитные функции полимерных покрытий в Первую очередь Проявляются в Замедлении отвода продуктов коррозии с поверхности металла, по­скольку ионная проводимость полимеров, особенно по отношению к катионам металлов, невысока.

Роль электрических свойств покрытий. Электрическое сопро­тивление покрытий в среде электролитов является суммой двух сла­гаемых - омического и поляризационного сопротивлений. Первое составляет меньшую долю общего сопротивления, однако оно явля­ется основным в защитном действии покрытий. При высоком оми­ческом сопротивлении электрохимический процесс может не насту­пить. Отмечается определенная зависимость между электрическим сопротивлением пленок и их защитными функциями. В частности, хорошую защиту в морской воде обеспечивают покрытия, имеющие электрическое сопротивление не менее 108 Ом • см2. При погружении пленок в раствор электролита их электрическое сопротивление за­метно падает. Так, в 0,5 н. растворе Кта2504 через 15 сут его значение для полимерных пленок составило (в % от исходного):

Эпоксидные 87 Поливинилбутиральные 25

Перхлорвиниловые 55 Нитратцеллюлозные 18

Электрическое сопротивление покрытий в растворах электроли­тов и в воде неуклонно снижается, хотя и с меньшей скоростью, чем в случае свободных пленок (рис. 5.11). Конечное значение сопротив­ления зависит от присутствия в пленкообразователе гидрофильных групп, особенно групп, способных к ионному обмену. Например, в растворе хлорида натрия электрическое сопротивление масляных и алкидных пленок вследствие гидролизующего действия электролита падает на 4-5 порядков. В таких условиях роль покрытия как элек­трического барьера сводится к нулю.

В отличие от гидрофильных пленок, покрытия, образованные гидрофобными пленкообразователями, способны более длительное время сохранять высокое электрическое сопротивление и тем самым в большей степени препятствовать развитию коррозионного процес­са. Проводимость таких покрытий, однако, может возникать в ре­зультате присутствия сквозных пор, заполняемых электролитом, или появления других дефектов. Поскольку электрическое сопротивле­ние покрытий уменьшается с повышением температуры, их защит­ная способность также падает.

Таким образом, электрические свойства покрытий, имея важное значение в электрохимических процессах, не являются определяю­щими при обеспечении защитных свойств покрытий. Нередко по­крытия с низкими значениями электрической проводимости и емко­сти, причем мало изменяющимися во времени, проявляют низкие защитные свойства.

Ъ сут 1 А /, А/СМ2

Рис. 5.11. Зависимость электрического сопротивления полиакрилатного покрытия (1) и свободной пленки (2) от продолжительности выдержки в воде при 20 °С

Рис. 5.12. Анодные потенциодинамические кривые стали СтЗ в контакте с водоразбавляемым полиэфируретаном (1) и 0,1 н. раствором Ш2804 (2)

Роль адгезии. Противокоррозионные свойства покрытий в боль­шой степени зависят от адгезии. Благодаря адгезионному взаимодей­ствию достигаются: 1) пассивация поверхности металла, 2) торможе­ние анодной реакции, 3) замедление отвода продуктов коррозии. Ес­ли рассматривать коррозию металла как процесс адсорбции молекул коррозионноактивного вещества на вакантных участках его поверх­ности, то становится очевидным что чем выше адгезия, тем меньше остается таких вакантных участков и соответственно меньше появля­ется возможностей для развития коррозионного процесса.

При высокой прочности адгезионных связей изменяется и харак­тер энергетического состояния поверхности металла под покрытием: происходит его пассивация, которая обусловлена адсорбционными процессами. Об этом свидетельствует, в частности, сдвиг стационар­ного потенциала металла в положительную сторону, плотность тока анодной поляризации снижается (рис. 5.12). Особенно благоприят­ное влияние на повышение стационарного потенциала (пассивацию металла) оказывают пленкообразователи (полиуретаны, карбоксил­содержащие водоразбавляемые и др.), способные при соответствую­щих условиях химически взаимодействовать с металлом с образова­нием нерастворимых соединений. Высокая адгезия покрытий может явиться существенным препятствием в развитии коррозионного процесса благодаря замедлению отвода продуктов коррозии. Их объ­
ем всегда больше объема прокорродировавшего металла» отвод же вследствие малой диффузионной активности ионов сильно затруд­нен. Напротив, низкая адгезия является одной из причин нарушения покрытия и появления подпленочной коррозии. Поэтому все факто­ры, способствующие получению покрытий с высокой и стабильной в условиях эксплуатации адгезионной прочностью, благоприятно ска­зываются на защитной способности покрытий.

М. И. Карякиной предложена условная классификация покрытий по механизму их защитного действия. При этом выделены три меха­низма защиты: адгезионный, барьерный и смешанный.

К покрытиям, защищающим по Адгезионному механизму, относят покрытия с высокой адгезией к металлам, причем адгезия в процессе эксплуатации длительно сохраняется или даже возрастает. Это по­крытия на основе полиуретанов, эпоксидных, фуриловых, алкидных, феноло - и мочевиноформальдегидных и других пленкообразовате - лей. Для таких покрытий толщина пленки не играет существенной роли. Нередко тонкие, но сплошные покрытия защищают металл так же эффективно, как и толстые. Повышению защиты способствует надлежащая подготовка - химическая модификация, выравнивание знака полярности адгезива и субстрата и др.

Барьерный механизм защиты свойствен покрытиям, получаемым на основе инертных полимерных пленкообразователей: полиолефи - нов, полифторолефинов, пентапласта, полимеров и сополимеров винилхлорида, полиамидов, некоторых полиакрилатов. Вследствие малой прочности адгезионных связей в этом случае возможна ад­сорбция коррозионноактивных агентов на поверхности металла, приводящая к возникновению подпленочной коррозии. Увеличение толщины таких покрытий, как правило, благоприятно сказывается на их защитной способности.

Смешанный механизм характерен для большинства других по­крытий и является наиболее типичным.

Ниже приведены данные по свойствам покрытий из эпоксидного ЭП-524 (I) и фторопластового 32Л лаков (II), позволяющие судить о сравнительной эффективности адгезионного и барьерного механиз­мов защиты:

I II

TOC o "1-5" h z Адгезия, МПа 30 12

Коэффициент диффузии (водяные пары), см2/с 1 • 10~8 2 • 10~9

Водопоглощение, г/(см3 • Па) 7 • 10~7 7 • 10~8

Время до начала коррозии металла, ч:

В 5 %-м растворе НИОз 198 138

В 3 %-м растворе 1^аС1 252 132

В атмосфере 95 %-й влажности при 40 °С 312 184

Из этих данных видно, что фторопластовое покрытие, несмотря на лучшие по сравнению с эпоксидным изолирующие свойства, ус­тупает последнему по защитной способности. Адгезионный меха­низм в данном случае превалирует над барьерным.

Эффект ингибирования. Ингибирующие свойства лакокрасоч­ных покрытий обычно обеспечиваются за счет введения в их состав противокоррозионных пигментов и ингибиторов коррозии. Это по­зволяет получать покрытия с хорошими противокоррозионными свойствами на металлах не только из органорастворимых, но и вод­нодисперсионных и водоразбавляемых материалов.

Эффект ингибирующего действия проявляется главным образом в электрохимических процессах, происходящих на границе металл - пленка. Поэтому ингибированные покрытия эффективны только тогда, когда они служат первым (грунтовочным) слоем. При контак­те ингибированной пленки с металлом могут происходить разные процессы: изменение потенциала анодных и катодных участков, из­менение pH среды, образование на металле оксидных пленок и инги­бирующих комплексов; присутствие пигментов может влиять и на диффузионные характеристики покрытия (см. гл. 4). Наиболее пол­но эти процессы проявляются в присутствии электролитов. Поэтому эффективность многих пигментов и ингибиторов как противокор­розионных добавок зависит от их растворимости, а продолжитель­ность действия - от времени, в течение которого они сохраняются в пленке в той концентрации, при которой способны поддерживать металл в пассивном состоянии. При диффузии в покрытии электро­лит подрастворяет частицы пигмента или ингибитора и переносит их в растворенном или ионном состоянии на поверхность металла, вы­зывая пассивацию последнего (рис. 5.13). Скорость переноса зависит от диффузионной активности материала пленки, состава и активно­сти электролита по отношению к пигменту, а также pH среды.

Наиболее распространено применение в покрытиях пигментов. В зависимости от механизма действия различают Пигменты-ингиби­торы и Пигменты-пассиваторы.

Анодное ингибирование достигается пигментами, обладающими способностью принимать электроны или увеличивать pH среды и вследствие химических процессов окисления или гидратации об­разовывать на анодных участках защитные пленки. Результатом их

Рис. 5.13. Схема переноса пассиви - Пленка РУЮ1ДИХ ионов пигментированной (ингибированной) пленки на ме - Металл тадл

Рис. 5.14. Зависимость скорости коррозии V и потенциала ф стали от концентрации С ионов СгОд" в 0,1 н. растворе Ш2804

Действия является смещение электродных потенциалов ме­таллов в более положительную сторону, в том числе в область пассивного состояния, в кото­рой коррозии металла не про-

1§ С (моль/л)

Исходит. Приведенные ниже данные показывают сдвиг стационар­ного потенциала стали в воде под влиянием добавок пигментов:

Ф, В

TOC o "1-5" h z Свинцовый сурик +0,77

Калий-барийхромат +0,59

Цианамид свинца +0,59

Цинковый грунтовочный крон +0,14

Цинковые белила Желтый свинцовый крон Диоксид титана Железный сурик

Как видно из этих данных, противокоррозионное действие пиг­ментов сугубо избирательно. Наиболее эффективными анодными за­медлителями являются пигменты-окислители (три - и тетраоксихро - маты цинка, хромат стронция, калий-барийхромат), а также пигменты, обладающие основными свойствами (свинцовый сурик, цинковые белила, фосфат хрома, цианамид свинца).

Эффект действия хроматных пигментов возрастает с увеличени­ем их растворимости в воде, т. е. с ростом степени ионизации. Рас­творимость хроматов металлов Ъп, Бг, Ва, РЬ соответственно равна 1,1; 0,6; 0,001 и 0,00005 г/л. Таким образом, наиболее ценными в про­тивокоррозионном отношении и вследствие этого самыми распро­страненными являются хроматы цинка - цинковые крона. При воз­действии воды они образуют растворы с pH 7,0-7,6 и концентрацией хромат-ионов 3 • 10-2 моль/л и более. Этой концентрации оказывает­ся достаточно для того, чтобы сместить потенциал железа в ней­тральной среде до +0,3+ +0,5 В, при котором наступает его пассивное состояние (рис. 5.14). Механизм действия хроматных пигментов свя­зан с адсорбцией хромат-ионов на поверхности металла, восстанов­лением хрома из шестивалентного до трехвалентного состояния и образованием нерастворимых сложных комплексных соединений Бе3+ и Сг3+. При этом адсорбируются комплексные ионы, образующиеся при действии воды на хроматные пигменты:

Н, о

[2пСг04(0Н)«]8“ + 8Н+.

Пассивирующая способность кронов максимальна в чистой воде. Если покрытие эксплуатируется в электролитах, содержащих агрес­сивные ионы, например СГ, Б04 , то пассивирующая способность резко падает. Поэтому крона как противокоррозионные пигменты непригодны для защиты металлов от коррозии в сильноагрессивных средах. Хроматные пигменты токсичны, что существенно ограничи­вает их применение.

Эффективны по своему противокоррозионному действию в по­крытиях и фосфатные пигменты - фосфаты цинка, хрома, марганца, гидрофосфат цинка. Их применяют как самостоятельно (фосфат цинка), так и в смеси с хроматными пигментами (фосфат хрома). Главное преимущество этих пигментов перед хроматными - низкая токсичность. Противокоррозионное действие фосфатных пигментов основано на их диссоциации

2п3(Р04)2 • 4Н20 5^ [2пз(Р04)2(0Н)2(Н20)2]2' + 2Н+. и адсорбции образующихся ионов на анодных участках поверхности; возникающие при этом железо-цинкфосфатные комплексы пасси­вируют металл. Наиболее распространенный из фосфатных пигмен­тов фосфат цинка, кроме того, обеспечивает экранирующий эффект вследствие пластинчатого строения его частиц.

Фосфатные пигменты применяют в грунтовочных составах пре­имущественно по черным металлам, а хроматные - по цветным (алюминию, сплавам алюминия и магния).

Пигменты основного характера (оксид цинка и др.) применяют исключительно для защиты черных металлов. Их защитное действие связано с генерированием гидроксильных ионов, способствующих образованию пассивирующего оксида по реакции:

Бе + 20Н~ - 2е —► БеО + Н20.

Свинцовые пигменты благоприятно влияют на защитную спо­собность покрытий в морской воде. Например, свинцовый сурик РЬ304 при гидратации в воде способен образовывать ряд соединений: РЬ(ОН)2, РЬ203 • Н20 и др. Первое, взаимодействуя с сульфатами ме­таллов, имеющих радиус катиона менее 0,12 нм, дает нерастворимые осадки сульфата свинца, отлагающиеся преимущественно на катод­ных участках поверхности; второе, осаждаясь в виде комплексной соли с железом, экранирует анодные участки. Этот пигмент приме­няют преимущественно с такими пленкообразователями, как расти­тельные масла, алкиды, хлоркаучук, эпоксидные олигомеры.

Катодное ингибирование (протекторная защита) в нейтральных средах осуществляется в результате использования порошков метал­лического цинка (цинковой пыли) и магниевых сплавов, в щелочной - порошков металлического свинца. Потенциал цинка в морской воде достигает -0,83 В, а свинца в щелочных средах -0,84 В. Это позволяет применять их в качестве эффективных протекторов по стали и дру­гим металлам, имеющим более положительные электродные потен­циалы. Действие этих пигментов, однако, проявляется при высокой степени наполнения, когда достигается контакт между частицами, обеспечивающий хорошую электрическую проводимость пленок. Так, протекторные цинковые покрытия на основе полистирола, этилси - ликата, эпоксидных и других пленкообразователей содержат до 95- 96 % (по массе) металлического порошка.

Алюминиевая пудра из-за наличия на поверхности частиц ок­сидной пленки и слоя смазки не способна к электрохимической за­щите. Ее положительное влияние в противокоррозионных покрыти­ях сводится к обеспечению барьерного эффекта.

В сочетании с пленкообразователями можно применять не толь­ко противокоррозионные пигменты, но и вещества непигментного характера - различные Ингибиторы коррозии. При этом достигается нередко более высокий противокоррозионный эффект, чем в случае использования пигментов.

Ингибиторы коррозии - низкомолекулярные, олигомерные и полимерные вещества неорганической и органической природы, способные адсорбироваться из растворов или газовой фазы на по­верхности металлов (анодных или катодных участках) и, взаимодей­ствуя с ними, делать металл более устойчивым в коррозионном от­ношении.

По способу воздействия на металл выделяют ингибиторы кон­тактные и парофазные. Наибольшее применение в лакокрасочных покрытиях получили контактные ингибиторы (их действие проявля­ется при непосредственном соприкосновении с поверхностью метал­ла), однако известны составы и с парофазными ингибиторами кор­розии.

Механизм действия ингибиторов коррозии неоднозначен. Анод­ные ингибиторы, воздействуя на анодные участки, либо вызывают окисление металла и образование труднорастворимых осадков, либо экранируют их механически вследствие адсорбции. Действие катод­ных ингибиторов основано на снижении содержания кислорода в растворе, повышении перенапряжения катодного процесса или умень­шении площади катодов. Имеются ингибиторы (преимущественно экранирующего типа), которые замедляют одновременно и катод­ную, и анодную реакции.

Из неорганических соединений водорастворимого типа распро­страненными замедлителями коррозии в нейтральных средах явля­ются соли щелочных металлов и азотистой и хромовой кислот. Их применяют в водных составах индивидуально или в смеси с другими ингибиторами - Na2C03, Na3P04, Na2HP04, уротропином, бензоатом аммония и др. При содержании нитрита натрия в воде (0,2 г/л) на­чальный потенциал стали смещается в положительную сторону бо­лее чем на 0,7 В, при этом скорость растворения стали практически сводится к нулю. Действие хроматов и щелочных солей аналогично действию соответствующих пигментов. Такие ингибиторы приме­няют преимущественно при подготовке поверхности металлов.

Органические ингибиторы - соединения различных классов, в основном относящихся к группе ПАВ (гидрофильно-лиофильный баланс 5-20) адсорбируются на электродных участках, вызывая эк­ранирующий эффект. Наиболее эффективны те из них, которые склонны к хемосорбции, т. е. содержат активные группы - доноры и акцепторы электронов: —CN, —CNS, —CNO, —NH2) =СО, —СНО и др. По адсорбционной способности и соответственно ингибирующему эффекту алифатические соединения располагаются в следующий ряд:

Кислоты > Амины > Спирты > Эфиры.

Повышенной адсорбционной способностью обладают также эти­леновые и особенно ацетиленовые производные, вследствие взаимо­действия я-электронов с поверхностными атомами металлов.

Для получения ингибированных покрытий нашли применение многие органические соединения, которые подразделяются на Водо­растворимые: хроматы гуанидина и циклогексиламина, фосфат гуа­нидина, таннин, бензотриазол, гексаметиленимин и др.; и Маслорас­творимые: соли и комплексы аминов и синтетических жирных, наф­теновых и сульфокислот (ингибиторы МСДА, ПМП, ИФХАН, КИНК, ИКБ-2 и др.), производные морфолина и 8-капролактама (ингибито­ры ВНХ-101, ВНХЛ-49), амиды жирных кислот (алкиленсукцинимид карбамида), нитрованные масла, петролатум, церезин (ингибиторы АКОР-1, ИНГА, МНИ-5, МНИ-7), нефтяные сульфонаты кальция и карбамида (ингибиторы КСК и БМП), аддукты малеинового ангид­рида и полибутадиенов.

Водорастворимые ингибиторы вводят как в водные, так и в орга­норастворимые составы, маслорастворимые - преимущественно в материалы, содержащие органические растворители, однако ингиби­торы водовытесняющего типа пригодны и в воднодисперсионных составах.

Имеется ряд особенностей получения ингибированных покры­тий. В отличие от пигментов, которые можно сочетать с самыми раз­ными пленкообразователями, ингибиторы выбираются индивиду­
ально для каждого вида пленкообразующей системы с учетом их хи­мического взаимодействия с ее компонентами (при наличии такого взаимодействия ингибитор берется в избытке). Следует учитывать и избирательное действие ингибиторов по отношению к разным ме­таллам, а также требования по подготовке их поверхности.

Поскольку адсорбция идет преимущественно по активным цен­трам поверхности, а они, как правило, имеют разную природу, не­редко лучший защитный эффект достигается при использовании смесей двух или нескольких ингибиторов. Концентрация ингибитора выбирается с учетом эффекта его действия. Так, для хромата цикло - гексиламина (СбНпИНгЬНгСгС^, по данным И. Л. Розенфельда и Ф. И. Рубинштейн, минимальная концентрация в водном растворе составляет 1 • 10_3 моль/л. При этой концентрации необратимый элек­тродный потенциал стали смещается в область положительных зна­чений, и коррозия металла становится близкой к нулю (рис. 5.15). Минимальная концентрация хромата циклогексиламина при введе­нии его в алкидный лакокрасочный материал составляет 3 % от мас­сы пленкообразователя.

Аналогичным образом вызывает пассивацию металла хромат гуа­нидина ЫН=С(НН2)2*Н2Сг04, будучи введенным в состав масляных и алкидных красок в количестве 3-6 % (рис. 5.16).

Рис. 5.15. Зависимость скорости коррозии V И потенциала <р Стали от кон­центрации С хромата циклогексиламина в водном растворе

Рис. 5.16. Зависимость потенциала стали от продолжительности испыта­ния в 3 %-м растворе №С1:

1 - неокрашенный металл; 2 - металл, окрашенный масляной краской; 3 - ме­талл, окрашенный масляной краской с 6 % хромата гуанидина

Действие ингибиторов проявляется не только при их введении в состав лакокрасочных материалов, но и при обработке поверхности металлов перед окрашиванием.

Разработаны и нашли промышленное применение содержащие ингибиторы коррозии воднодисперсионные и органорастворимые лакокрасочные материалы: краски и эмали для длительной противо­коррозионной защиты (марки ГФ-570, ГФ-570РК, ГФ-750, МС-1181) и составы для временной защиты металлов, в том числе съемные (см. гл. 4) и смываемые (марки ИС-1, ИСМ-3, ИП-27 и др.). Для профи­лактической и межоперационной защиты металлоизделий наряду с этим широко используются пленкообразующие ингибированные неф­тяные составы (ПИНС) мМовильм, "Шасси-Универсал", НГ-216 и др., а также ингибированные восковые составы и смазки. При их нанесе­нии поверх лакокрасочных покрытий достигается особенно высокая противокоррозионная защита.

Использование ингибиторов коррозии наряду с пигментами - один из наиболее действенных путей повышения защитных свойств лакокрасочных покрытий. Это видно хотя бы на таких примерах. Тон­кое покрытие из неингибированной олифы защищает сталь в атмо­сфере 100 %-й влажности примерно 10 сут, такое же покрытие с инги­битором хроматом гуанидина - до 1 года. Длительность защиты съем­ного неингибированного покрытия из эмали ХВ-114 в атмосферных условиях не более 6 мес, ингибированного (ингибиторы АКОР-1, БМП или МСДА-11) - свыше 3 лет. С использованием ингибиторов корро­зии появилась возможность получать многие высокоэффективные противокоррозионные грунтовки на основе водных дисперсий по­лимеров, а также составы с пониженным содержанием токсичных и дефицитных противокоррозионных пигментов или без них.