Innovative technologies in corrosion-resistant coatings development aimed at ship navigation equipment protection

Abstract

Обґрунтовано перспективність застосування з метою підвищення антикорозійних властивостей засобів транспорту інноваційних технологій при створенні адгезивів із підвищеними експлуатаційними характеристиками. Такі технології передбачають застосування у складі покриттів активних до взаємодії інгредієнтів, які при зшиванні покриттів, у тому числі й полімерів, забезпечують суттєве поліпшення їх когезійних властивостей. Як основний компонент для зв’язувача при формуванні композитів вибрано епоксидний діановий оліґомер марки ЕД-16. Додатково до епоксидного олігомера вводили пластифікатор у вигляді аліфатичної смоли ДЕГ-1 (ГОСТ 10136-77). Компаунд формували за наступної концентрації: епоксидна смола ЕД-16 : пластифікатор ДЕГ-1 – 100 : 40. При полімеризації розроблених матеріалів на основі епоксидної смоли застосовували твердник холодного тверднення поліетиленполіамін ПЕПА (ТУ 6-05-241-202-78). У вигляді модифікатора для поліпшення властивостей епоксидних композитних матеріалів використано фталевий ангідрид. Модифікатор вводили у зв’язувач за вмісту від 0,10 до 2,00 мас.ч. на 100 мас.ч. епоксидного олігомера ЕД-20. Молекулярна формула модифікатора: C 8 H 4 O 3 . Молярна маса – 148,1 г/моль. Густина – ρ = 1,52 г/см³. Для формування композитного матеріалу чи захисного покриття з поліпшеними адгезійними властивостями та незначними залишковими напруженнями у епоксидний зв’язувач доцільно вводити модифікатор фталевий ангідрид у кількості q = 1,25 мас.ч. на q = 100 мас.ч. епоксидного зв’язувача (олігомер ЕД-20 + пластифікатор ДЕГ-1). При цьому адгезійна міцність покриття зростає від σа = 28,3 МПа до σа = 46,4 МПа, а залишкові напруження – від σз = 1,9 МПа до σз = 2,1 МПа. Покращення властивостей модифікованих матеріалів, у першу чергу, зумовлено взаємодією активних карбонільних (С=О) груп модифікатора з азотовмісними (NH-) групами твердника. Це забезпечує підвищення ступеня зшивання композитів, що, у свою чергу, призводить до підвищення показників їх як адгезійних та когезійних властивостей. Додатково встановлено, що введення у компаунд модифікатора за вмісту q = 1,0…1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. зв’язувача забезпечує підвищення опору витриманих у річковій воді покриттів від ρ = 12,1 Ом·см 2 до ρ = 21,2…22,4 Ом·см 2 . Надалі збільшення вмісту добавки у покритті призводить до погіршення антикорозійних властивостей матеріалів. Отже, на основі проведених досліджень встановлено оптимальний вміст модифікатора фталевого ангідриду для формування покриттів функціонального призначення.

The efficient use of some innovative technologies in adhesives with advanced operational characteristics development aimed at anti-corrosion properties increase of transport means has been substantiated in the paper under discussion. The above-mentioned technologies involving the use of some interaction-active ingredients forming the cross-linkable coatings composition, including some polymers, have provided their cohesion properties essential improvement. Epoxy diane oligomer ED-16 has been chosen as the main component for the matrix in the composite formation. The aliphatic resin DЕG-1 (GOST 10136-77) as a plasticizer has been added to the epoxy oligomer. The compound has been formed of the following concentration: epoxy resin ED-16 : plasticizer DЕG -1 – 100: 40. The hardener of cold hardening polyethelenepolyamine PEPA (ТУ 6-05-241-202-78) has been used at the epoxy resin-based developed materials polymerization. Phthalic acid anhydride has been used as a modifier to improve the properties of epoxy composite materials. The modifier was added to the matrix in the following ratio: from 0,10 to 2,00 pts.wt. per 100 pts.wt. of epoxy oligomer ЕD-20. The molecular formula of the modifier is as follows: C 8 H 4 O 3 . Molar mass is 148,1 g/mol. Density is ρ = 1,52 г/см³. To form a composite material or a protective coating with some improved adhesive properties and inconsiderable residual stresses the phthalic acid anhydride as a modifier was found to be added to the epoxy matrix with the content q = 1,25 pts.wt. per 100 pts.wt. of the epoxy matrix (oligomer ЕD-20 + plasticizer DЕG -1). In this case, the adhesive strength of the coating is being increased from σа = 28,3 MPа to σа = 46,4 MPа, and residual stresses – from σз= 1,9 MPа to σз= 2,1 MPа. First of all, the improved properties of the modified materials were caused by the interaction of active carbonyl (С=О) groups of the modifier with nitrogen-containing (NH-) groups of the hardener. It has provided the increase of the composite cross-linking degree resulted in their both adhesive and cohesion properties improvement. Moreover, it was found that the modifier use in the compound with the content q = 1,0…1,5 00 pts.wt. per 100 00 pts.wt. of the matrix has provided the increase of the river water influenced coatings resistance from ρ = 12,1 Оm·cm 2 до ρ = 21,2…22,4 Оm·cm 2 . Though, some further increase of the additive content in the coating has caused the deterioration of anti-corrosion characteristics of the materials. Thus, the conducted study has contributed to the determination of the most efficient content ratio of phthalic acid anhydride as a modifier to for the coatings of functional use.