Наукові основи створення антикорозійних наповнювачів з рослинних відходів для ґрунтових лакофарбових покриттів

4. Утворення важкорозчинних та координаційних сполук:

з жирними кислотами (кількість атомів Карбону в молекулі в жирної кислоти від 6 до 22) Fe³⁺ + 3RCOO- Fe (RCOO)₃ , де R : alk

з фенольними сполуками:

3RO- + Fe ³⁺ Fe(RO)₃, де R : Аr,

в тому числі комплексів Феруму з пірокатехіном.

В присутності Fe ³⁺ багатоатомні феноли можуть окислюватися до хінонів, а одноатомні - до альдегідів.

з S-вмісними сполуками:

2RS- + 2Fe³⁺ RS-SR + 2Fe²⁺,

2RS- + Fe ²⁺ Fe(RS)₂, де R: Аr

Блокування пор та поверхні іржі високомолекулярними жирними кислотами (в тому числі і амінокислотами), альдегідами і утвореними внаслідок хімічних реакцій сполуками (комплексами фенольного класу, зокрема хелатними).

Перетворення іржі в інертний шар.

Отже, доведений комплексний вплив екстрактивних речовин кісточкового ППІ на продукти корозії та встановлені суттєві зміни їх фізико-хімічних властивостей. Шар іржі, який в звичайних умовах під лакофарбовою плівкою динамічно зростає і розвивається під дією кисню та вологи, в умовах впливу екстрактивної частини кісточкових порошків стає інертним за рахунок блокування (інертизації) високомолекулярними сполуками та завдяки її взаємодії з гідроксидами феруму з утворенням нерозчинних сполук, в тому числі хелатів.

Таке перетворення іржі сприяє значному підвищенню захисних властивостей та адгезії ґрунтів, що нанесені по іржавій металевій поверхні. Дослідженнями показано, що внаслідок водопоглинання відбувається незначне набухання частинок ППІ, яке сприяє ущільненню ґрунтового шару покриття. При цьому вологонасичення призводить до екстракції активних органічних речовин з ППІ, адсорбції їх на поверхні прокородованого металу і протіканню хімічних реакцій з перетворенням шару іржі в вологонепроникний інертний шар фазових сполук. Формування підвищених захисних властивостей покриття з ППІ підтверджується численними імпедансними дослідженнями. Доказом хімічної взаємодії екстрактивних компонентів з іржею і ефекту інертизації її шару є підвищення адгезійних властивостей, які підтверджені фізико-механічними випробуваннями. Отже, одержані результати свідчать, що механізм протикорозійної дії ППІ має адгезійну природу.

Досвід показує, що для успішної дії на шар продуктів корозії під плівкою лакофарбового покриття, необхідно максимально розчинити їх при одночасному забезпеченні інгібування корозії самого металу. Важливою є і комплексоутворююча здатність, що забезпечується наявністю в екстрактах фенольних сполук. Електрохімічними дослідженнями (визначенням імпедансу і електродного потенціалу зразків з покриттями на основі ППІ) показано, що для фарбування поверхонь, покритих тонким шаром продуктів корозії (30-40 мкм), через агресивний вплив екстракційної частини доцільне використання ґрунту-перетворювача іржі із зниженим в 2 рази в порівнянні з традиційним (6-7 % мас.) вмістом ППІ (3,5 % мас.). Для фарбування металевих поверхонь без шару продуктів корозії використовувати ППІ в ЛФМ в традиційних кількостях не рекомендується.

Одержані дані про перетворюючу і інгібуючу здатність різних видів кісточкової сировини показують, що деякі з них мають вищі травлячі властивості (наприклад, кісточкові порошки винограду - за рахунок наявності в них великої кількості низькомолекулярних жирних кислот), а інші - до інгібування (кісточковий порошок персика - завдяки високомолекулярним жирним кислотам).

Базуючись на індивідуальних властивостях різних видів кісточкової сировини, можна виготовляти спеціальні рецептури: як для металевих поверхонь з тонким шаром іржі, у тому числі і з ділянками без неї, так і для сильно прокородованих металевих поверхонь. Так, рецептура для товстої іржі (100 мкм) повинна містити більше лігніну гідролізного або препарату на основі кісточкового порошку винограду. Для металевої поверхні з тонким шаром іржі (до 30 мкм) або частково заповненою продуктами корозії рекомендується використання рецептури тільки з кісточковим порошком, краще персику, що має найвищу інгібуючу здатність.

Досліджений вплив вуглеводневих екстрактів кісточкових порошків на стійкість лакофарбових покриттів, нанесених по іржавій поверхні. Показано, що вуглеводневий екстракт ППІ (40%) є ефективною добавкою в лакофарбові матеріали перетворюючої дії завдяки наявності в ньому хімічно активних речовин ППІ. При цьому, додавання вуглеводневого екстракту до ЛФМ з кісточковим ППІ дає ефект тільки при малій частці останнього, що є вагомим доказом на користь про основний внесок екстрактивних компонентів в перетворення іржі. Таким чином, кісточкові ППІ в ґрунтах-перетворювачах іржі можуть в деяких випадках бути замінені на їх вуглеводневі екстракти. Одержані результати відкривають перспективи створення нового напряму в розробці ґрунтових матеріалів по іржі - посилення їх перетворюючих властивостей добавкою вуглеводневих екстрактів кісточкових порошкових перетворювачів іржі. Це дозволить виготовляти ефективні ґрунтові матеріали із звичних ЛФМ в польових або побутових умовах при необхідності фарбування прокородованих металевих поверхонь.

Проведені дослідження сумісності кісточкових протикорозійних наповнювачів з відомими пігментами для введення в ґрунти-перетворювачі. Методом перевірки корозійної поведінки металу із шаром іржі в екстрактах встановлено, що ППІ добре сполучується з боратом цинку (БЦ), гідроксидом алюмінію (ГА) та фосфатом цинку (ФЦ), про що свідчать розраховані коефіцієнти гальмування корозії (табл.3). При цьому синергічні суміші при використанні в покриттях будуть підвищувати їх протикорозійну ефективність.

Таблиця 3. Коефіцієнти гальмування () корозії Ст 3 з підготовленою поверхнею у водних екстрактах (1:10) сумішей пігментів з ППІ на 10-ту добу

Примітка: _{ад = 1+ 2,}

Встановлено, що в системі ППІ+ФЦ спостерігається стійкий синергічний ефект. Для суміші ППІ+ФЦ+ГА розрахована область оптимального співвідношення компонентів ґрунту для фарбування металу з прокородованою поверхнею методом симплекс-гратчастого планування

Y=0,035х1+0,100х2+0,100х3-0,199х1х2-0,119х1х3-0,147х2х3

Діапазони концентрацій компонентів дослідженої суміші пігментів для цієї області складають (% відн.): ППІ- 53 ч77,5; ФЦ ч 22-45; ГА ч 0-15. Для знайденої оптимальної області визначена суміш (66,2% Фоліокс ППІ і 33,8% фосфату цинку), що відповідає мінімуму швидкості корозії.

Перевірена сполучуваність ППІ з пігментами, що використовуються в традиційних покриттях. Так, стійкий синергічний ефект спостерігається в системах на основі ППІ з хроматними пігментами. Розроблені суміші на основі кісточкового персикового наповнювача (НП) з тетраоксихроматом цинку (ТХЦ) і ФЦ. Розрахунки свідчать, що високі протикорозійні властивості демонструє суміш на основі кісточкового наповнювача, фосфату цинку і ТХЦ. Мінімальна кількість ТХЦ в цій суміші становить 5%, що узгоджується із сучасними напрямком по зменшенню використання хроматів.

Для традиційних ґрунтів створені нетоксичні суміші на основі ППІ, які мають більші коефіцієнти гальмування корозії, ніж суміші з деякими хроматами, що дозволяє повністю відмовитись від використання останніх при виготовленні ЛФМ. Так, встановлено, що ППІ значно підвищує протикорозійну ефективність сумішей на основі борату цинку, гідроксиду алюмінію, фосфату цинку (табл.3).

Методом симплекс-гратчастого планування встановлена область оптимального співвідношення ППІ-ГА-ФЦ для ефективного ЛФМ по підготовленій поверхні. Діапазони концентрацій компонентів дослідженої суміші пігментів становлять, (% відн.): ППІ-45 ч100; ГАч0-19; ФЦч11,2-45,1.

Проведені порівняльні випробування розробленого ППІ марки “Фоліокс” з ППІ марки “Прима”, виготовленого з лігніну гідролізного. Стандартними методами випробувань показано, що перший не тільки не поступається, але і дещо перевершує по ефективності ППІ “Прима”.

У шостому розділі описані результати досліджень і рекомендацій промислового випробування дисертаційної роботи. Дослідження, узагальнені автором в дисертаційній роботі є основою технології виробництва порошкових перетворювачів іржі з натуральної кісточкової сировини, яка впроваджена на підприємстві “Науково-дослідний комплекс “Реізос” (м. Сімферополь). Розроблені технічні умови на порошкові перетворювачі іржі (протикорозійні наповнювачі), призначені для введення в ґрунтові композиції для нанесення по іржі. Продукцію підприємства “Реізос” використовують більше 9 підприємств України і Росії. Перспективність виробництва і використання ППІ підтверджується високим попитом лакофарбових підприємств на цю продукцію і постійним зростанням її випуску. Так, в 2003 році випуск ППІ склав 8 т, в 2004 році - 30 т, а в 2005 р. - біля 50 т.

ВИСНОВКИ

У дисертації вирішено важливу прикладну науково-технічну проблему розробки, наукового обґрунтування, впровадження та організації промислового виробництва вітчизняного протикорозійного наповнювача (з кісточкових відходів рослинного походження) лакофарбових покриттів, що є ефективними для захисту металевих поверхонь, в тому числі із шаром продуктів корозії. Результати роботи поглиблюють уявлення про механізм дії лакофарбових ґрунтів, що дозволило створити новий тип протикорозійних ґрунтів-перетворювачів іржі, ефективність яких доведена широким використанням в різних галузях промисловості. Основні результати роботи наступні:

1. На основі аналізу науково-технічної та патентної літератури встановлені основні тенденції розробки наповнювачів і пігментів для ЛФМ, які полягають в заміні токсичних компонентів; використанні речовин, що забезпечують пасивацію металу і високі адгезій ні властивості ЛФП; залученні техногенних та рослинних відходів. Запропоноване створення екологічно чистого наповнювача з доступної, багатотоннажної і щорічно відновлюваної сировини - кісточкових відходів переробки плодово-ягідних культур.

2. Тверда частина кісточкових відходів складається, головним чином, з лігніну (70-75%) і целюлози (20-23%). В процесі механічного помелу частки з кісточок змінюють структуру з елементами кристалічної будови на повністю аморфну. Встановлено, що в кісточкових порошках міститься екстракційна частина, що розчинна, як у воді (3,4 - 12,1 %), так і у вуглеводнях.

3. Вперше встановлений хімічний склад екстракційної частини кісточкових порошків. Основними компонентами екстрактів є аліфатичні жирні кислоти (8 - 48% відн.) і альдегіди (7 - 60% відн.), похідні фенолу, гваяколу і пірокатехіну, евгенол, алкілбензоли, S-вмісні сполуки. Знайдені фосфоліпіди і вільні амінокислоти, що становлять 0,22 - 0,3 і 88,5 - 290,4 мкг/г сухого порошку, відповідно.

4. На основі всебічного вивчення фізико-хімічних властивостей кісточкових препаратів (хімічного складу водного екстракту при модифікації N-вмісними сполуками, кислотно-основних властивостей поверхні, адсорбції зв'язуючого на модифікованій поверхні наповнювачів) запропоновано технологію виготовлення протикорозійного наповнювача з кісточкових відходів, яка полягає в застосуванні методу механохімічного щеплення N-вмісних сполук. Така обробка підвищує екстрактивність кісточкових порошків на 4 - 8 % і інгібуючі властивості екстракту - на 18,2 -23,3 %.

5. Встановлено принципову відмінність дії натуральних і гідролізованих кісточкових порошків: вища здатність останніх розчиняти іржу за рахунок наявності низькомолекулярних сполук жирних кислот (вміст яких більше на 22,5 %), з яких 53,5% - з кількістю атомів С до 5.

6. Встановлено, що антикорозійна дія ППІ забезпечується хімічним впливом його екстрактивних компонентів. Так, протикорозійна дія вуглеводневих екстрактів ППІ проявляється вже у момент нанесення ЛФП за рахунок адсорбції їх на поверхні іржі. При експлуатації покриття з ППІ водорозчинні компоненти кісточкових порошків екстрагуються вологою і взаємодіють з іржею, що забезпечує тривалий термін захисту і адгезію покриття.

7. Доведено, що екстрактивні компоненти кісточкових порошків перетворюють іржу шляхом розчинення оксидів (гідроксидів) низькомолекулярними жирними кислотами (С₃-С₅) і утворення комплексних хелатних сполук за участі йонів Феруму і пірокатехіну та фенольних речовин з двома ОН-групами в ортоположенні. Альдегіди та жирні кислоти, що присутні в екстрактивній частині кісточкових порошків адсорбуються на іржі і можуть утворювати координаційні сполуки. Сумісна дія фенольних сполук, альдегідів та жирних високомолекулярних кислот призводить до інертизації продуктів корозії за рахунок загального блокування поверхні і перетворення шару іржі, що підтверджено дослідженнями методами ІЧ-спектроскопії, спектрального і Оже-спектрального аналізу.

8. Розроблена і показала відтворні результати нова методика прискорених порівняльних досліджень здатності ППІ до перетворення іржі, яка полягає у визначенні швидкості корозії металу з модельною іржею в їх водних екстрактах поляризаційним методом. Достовірність результатів досліджень за методикою підтверджена різними методами (імпедансу ЛФП, анодними кривими, знятими на іржавому металі).

9. Показано, що для фарбування прокородованих поверхонь з тонкими шарами іржі (до 30-40 мкм) слід застосовувати покриття зі зниженим (до 3,5 % проти 7 %) вмістом порошкового перетворювача іржі. В лакофарбові покриття для нанесення на поверхню без продуктів корозії додавання ППІ є необов'язковим, а в деяких випадках і небажаним. В той же час, синергічний ефект, встановлений в сумішах ППІ і традиційних пігментів, створює можливості їх використання в звичайних ґрунтах.

10. Показано, що вуглеводневий екстракт ППІ є хімічно активною речовиною і може бути застосований як ефективна добавка в лакофарбові ґрунти для іржавої поверхні, що надає їм перетворюючих іржу властивостей.

11. Сформульований та експериментально підтверджений механізм інертизації іржі під лакофарбовою плівкою, що містить кісточкові перетворювачі: екстрагування вуглеводневорозчинних компонентів ППІ; насичення ними розчинника ЛФМ (на стадії виготовлення); утворення водорозчинних сполук (на стадії експлуатації ЛФП); адсорбція екстрактивних компонентів на поверхні продуктів корозії, часткове розчинення іржі низькомолекулярними жирними кислотами (С₃ - С₅), утворення важкорозчинних та координаційних сполук (з середньо- та високомолекулярними жирними кислотами (С₆-С₂₂), фенольними (пірокатехіном та його похідними) і S-вмісними речовинами); блокування пор та поверхні іржі високомолекулярними сполуками екстракту і продуктами хімічних реакцій з йонами Феруму; перетворення іржі в інертний шар фазових сполук.

12. Встановлено, що підвищення захисних властивостей покриттів за наявності в них ППІ має адгезійний механізм, який має такі стадії: вологонасичення і набухання частинок ППІ при контрольованому водопоглинанні; зміна шляхів дифузії води завдяки звуженню капілярів в ущільненому частками ППІ покритті; екстракція водорозчинної частини з ППІ; хімічна дія екстракту на іржу; утворення інертного шару іржі. Комплексний вплив ППІ забезпечує в процесі експлуатації пролонговану захисну дію покриття, що нанесене на іржу.

13. Встановлений синергічний інгібуючий ефект екстрактів сумішей ППІ з традиційними пігментами (за рахунок сумісної дії неорганічних та високомолекулярних органічних йонів і формування захисної плівки на поверхні металу). Прояв синергізму дозволяє значно зменшити частку або повністю відмовитись від хроматів в сумішах, що дає можливість виробляти ефективні та менш токсичні ґрунтові лакофарбові покриття.

14. Розроблений ППІ (випускається під торговою маркою “Фоліокс”), є високоефективним протикорозійним наповнювачем. ППІ марки “Фоліокс” використовують 9 підприємств України і Росії при виробництві ґрунтів-перетворювачів іржі. 17 заводів відпрацьовують рецептуру ґрунтових покриттів для майбутнього випуску продукції. Річна економічна ефективність від впровадження технології виробництва ППІ на основі кісточкових відходів складає дев'яносто тис грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Чигиринец Е.Э. Механизм антикоррозионного действия новых порошковых преобразователей ржавчины // Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів”: В 2-х томах /Спецвипуск журналу “Фізико-хімічна механіка матеріалів. - №4. - Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2004. - С.826-831.

2. Чигиринец Е.Э. Методика исследований эффективности порошковых преобразователей ржавчины// Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2004. - №4.- С.19-22.

3. Чигиринец Е.Э. К вопросу о механизме влияния косточкового наполнителя на ингибирующие свойства хроматных грунтовочных покрытий // Вопросы химии и химической технологии.-2004.- №3.- С.189-193.

4. Чигиринец Е.Э. К вопросу о механизме торможения скорости коррозии металла в водных экстрактах косточковых отходов// Теория и практика металлургии. - 2004.- №2.- С. 66 - 69.

5. Чигиринец Е.Э. Новый порошковый преобразователь ржавчины на основе персиковой косточки // Проблеми корозії та протикорозійного захисту конструкційних матеріалів: В 2-х томах / Спецвипуск журналу Фізико-хімічна механіка матеріалів.-№3.-Львів:Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2002.-Т.2.- С.659-663.

6. Чигиринець О. Е. Дослідження впливу розмелу лігнінової сировини на її реакційну спроможність // Хімічна промисловість України. - 2001.- №4.- С.23-26.

7. Чигиринец Е.Э. Влияние антикоррозионных наполнителей на поведение металла в водных вытяжках покрытий // Вопросы химии и химической технологии.- 2001.- №6.- С.143-145.

8. Чигиринец Е.Э. Защита от коррозии преобразователями ржавчины на основе промышленных отходов растительного происхождения // Теория и практика металлургии .-2001.-№1. - С.58-60.

9. Чигиринец Е.Э. Исследование новых порошковых преобразователей ржавчины // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001.- №5.- С.111-113.

10. Чигиринец Е.Э. Использование отходов переработки винограда для защиты металла от коррозии // Теория и практика металлургии.- 2002. - №1. - С.65-69.

11. Чигиринец Е.Э, Стовпченко А.П., Калинушкин Е.П. Исследование морфологии поверхности частиц порошкового преобразователя ржавчины // Теория и практика металлургии.- 2004.- №5.- С. 66-69.

12. Чигиринец Е.Э., Стовпченко А. П., Липатов С.Ю., Баначенков В.Г. Физико-химические свойства гидролизного и натурального косточкового сырья, используемого для изготовления порошковых преобразователей ржавчины // Теория и практика металлургии.- 2004.- №6.- С.85-88.

13. Чигиринец Е.Э., Торопин Н.В., Липатов С.Ю. Влияние механохимической прививки азотсодержащих соединений на состав водного экстракта порошка скорлупы грецкого ореха // Вопросы химии и химической технологии.- 2004. - №6.- С. 128-131.

14. Чигиринец Е.Э., Мищук. О.А., Стовпченко А.П. Изучение состава поверхности металла, обработанной водными экстрактами косточковых препаратов, методом оже-спектроскопии // Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2004.- №5.- С. 26-30.

15. Чигиринец Е.Э., Феденко В.С., Стовпченко А.П., Липатов С.Ю. Спектральные исследования изменения продуктов коррозии стали под воздействием соединений растительных веществ // Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2005.- №2. - С.13-17.

16. Чигиринец Е.Э., Мурашевич Е.В., Липатов С.Ю. Исследование возможности модифицирования косточковых наполнителей в лакокрасочные материалы // Вопросы химии и химической технологии - 2003.- №2.- С. 154 -156.

17. Чигиринец Е.Э., Бабенко М.А. О механизме формирования защитных слоев на поверхности металла в углеводородных экстрактах косточковых материалов растительного происхождения // Теория и практика металлургии. - 2004 .- №3-4.- С.154 - 159.

18. Чигиринец Е.Э., Пинчук С.И., Липатов С.Ю. Исследование эффективности смесей пигментов и наполнителей // Теория и практика металлургии. - 2003. - №1.- С. 72-75.

19. Чигиринец Е.Э., Липатов С.Ю. Исследование ингибирующих свойств водных экстрактов косточковых препаратов // Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2003.- №6.- С.38-41.

20. Чигиринец Е.Э, Выхрестюк Н.И., Пилипченко И.И. Исследование химического состава углеводородных экстрактов персиковой косточки //Экотехнологии и ресурсосбережение.- 2004.- №3.- С.19-23.

21. Чигиринец Е.Э., Выхрестюк Н.И., Пилипченко И.И. Масс-спектрометрическое исследование органических веществ гидролизного лигнина (целолигнина) // Вопросы химии и химической технологии.- 2004.- №2.- С. 17-23.

22. Чигиринец Е.Э, Власова Е.В. Использование отечественных отходов гидролизного производства для защиты от коррозии горношахтного оборудования // Сборник научных трудов НГАУ.- № 11.- Т.1.- 2001.- С. 109-113.

23. Чигиринец Е.Э., Пинчук С.И., Стовпченко А.П., Полякова Н.В. Разработка принципов рационального использования ресурсов при защите прокорродировавших металлоконструкций от коррозии // Теория и практика металлургии, 2005.-№1-2 .- С. 127-130.

24. Пат. 37536 Украина, МКИ⁶ С 09 Д 5/08. Модификатор ржавчины: Пат. 37536 Украина, МКИ⁶ С 09 Д 5/08 Ю.Н Форостян, Е.Э. Чигиринец, В.А. Ерофеев, М.И. Ковалев, И.И. Пилипченко (Украина). - № 99084576; Заявл. 10.08.99; Опубл. 15.05.2001, Бюл.№4 - 3 с.

25. Чигиринец Е.Э., Гальченко Г.Ю, Мурашевич Е.В., Липатов С.Ю. Исследование адсорбции экстрактивных компонентов косточковых отходов // Вестник украинского университета технологий и дизайна.- 2003.- №1.- С. 163-166.

26. Чигиринец Е., Мовчан А., Липатов С. Влияние механохимической активации на антикоррозионные свойства водного экстракта скорлупы грецкого ореха // Труды 3 Международной научной сессии “ Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii I inzynierii materialowej”, Ченстохов, Польша, 2002.- С.309-312, ISBN 83-87745-51- 0.

27. Чигиринец Е.Э., Стовпченко А.П., Липатов С.Ю., Кушнир Ю. О механизме ингибирующего действия водных экстрактов косточковых отходов растительного происхождения // Сборник трудов 4-го Международного научного семинара “Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii I inzynierii materialowej”, Ченстохов, Польша, 2003.- С. 600 - 604, ISBN 83-87745-51-0

28. Chygyrynets E., Stovpchenko G., Pilipchenko I. Мechanochemical aspects of increasing primers' strength properties and adhesion to rust surface//9th International Conference on Meсhanical behaviour of materials, Geneva, Switzerland, 2003, СD.

29. Chygyrynets' E., Stovpchenko G., Kalinushkin Е. Local microanalysis of morphology and sorption ability of natural polymer powders //5^th Regional Workshop on Electron probe microanalysis of materials today-practical aspects, 22-25 may, Szczyrk, Poland, 2002. - p.182.

30. Чигиринец Е.Э. Новые наполнители для грунтовочных лакокрасочных покрытий// Материалы 7-й Международной научно-практической конференции “Нефть и газ Украины-2002”, Киев, 31 октября-1 ноября 2002 г.- С.158-159.

31. Чигиринец Е.Э., Ерофеев В.А., Пилипченко И.И., Павлов Д.Н. Использование отходов переработки растительного сырья в целях изготовления сорбентов и преобразователей ржавчины. Новые виды порошковых преобразователей ржавчины // Праці міжнародної науково-практичної конференції „Вітчизняний та міжнародний досвід переробки відходів”, Ялта , 16-19 сентября, 2002, Киев, 2002.- С.109 - 111.

32. Пилипченко И.И., Чигиринец Е.Э., Ерофеев В.А. Новые виды преобразователей ржавчины в современных технологиях антикоррозионной защиты // Матеріали міжнародної конференції „Захист від корозії і моніторинг залишкового ресурсу промислових будівель, споруд та інженерних мереж”, Донецьк, 2003 .- С.181-187.

АНОТАЦІЇ

Чигиринець О.Е. Наукові основи створення антикорозійних наповнювачів з рослинних відходів для ґрунтових лакофарбових покриттів -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.17.14-Хімічний опір матеріалів і захист від корозії. - Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка, Національна академія наук України, Львів, 2006.

Дисертація присвячена розробці протикорозійного наповнювача з рослинних кісточкових відходів, що підвищує стійкість лакофарбових матеріалів, нанесених на іржу. Визначений хімічний склад кісточкових порошків та їх екстракційної частини. Встановлені закономірності процесу взаємодії екстрактивної частини ППІ і іржі. Показано, що підвищення захисних властивостей лакофарбового ґрунту на його основі при експлуатації по іржі має адгезійний механізм, який полягає в екстрагуванні хімічно активної частини ППІ в процесі вологонасичення ЛФМ, що призводить до звуження капілярів покриття при набуханні частинок наповнювача і сприяє гальмуванню дифузійних процесів на межі метал-покриття за рахунок формування з іржею інертного шару низькорозчинних сполук. Розроблена технологія виготовлення ППІ, що базується на модифікації кісточкових порошків N-вмісними сполуками методом механохімічного щеплення. Розроблена методика прискорених випробувань ефективності ППІ, що базується на визначенні швидкості корозії зразків з модельною іржею поляризаційним методом у водних екстрактах кісточкових порошків. На основі встановленого синергічного протикорозійного ефекту в сумішах ППІ з відомими пігментами розроблені ефективні нетоксичні суміші для традиційних ґрунтів і по іржі. За розробленою технологією підприємство “Реізос” випускає ППІ марки “Фоліокс” для ряду лакофарбових підприємств України та Росії.

Ключові слова: порошковий перетворювач іржі, грунт - перетворювач іржі, корозія, механізм захисту, продукти корозії, кісточковий порошок, синергізм.

Чигиринец Е.Э. Научные основы создания антикоррозионных наполнителей из растительных отходов для грунтовочных лакокрасочных покрытий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.14 - Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. - Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко, Национальная академия наук Украины, Львов, 2006.

Диссертация посвящена разработке антикоррозионных наполнителей (порошковых преобразователей ржавчины (ППР)) для лакокрасочных покрытий с преобразующими ржавчину свойствами. Изучены физико-химические свойства косточковых порошков и обоснована замена гидролизного растительного сырья на косточковые отходы плодово-ягодных культур. Методами биохимического, атомно-абсорбционного, масс-спектрального анализа установлен химический состав твердой и экстракционной частей косточковых порошков.

Разработана технология синтеза антикоррозионных наполнителей из косточковых порошков методом механохимической прививки азотсодержащих соединений. Экспериментально подтверждено повышение ингибирующих свойств модифицированных косточковых порошков за счет увеличения их экстрагируемости. На основе исследования ингибирующих и преобразующих ржавчину свойств косточковых порошков, химического состава поверхности металла и продуктов коррозии после воздействия экстрактов установлен механизм воздействия ППР на ржавчину в системе лакокрасочного покрытия. Показано, что инертизация ржавчины и ее преобразование происходит за счет подрастворения продуктов коррозии низкомолекулярными жирными кислотами с последующим связыванием катионов железа в нерастворимые хелаты (пирокатехином и другими фенолами с двумя ОН- группами в ортоположении), соли и координационные соединения (при взаимодействии со средне- и высокомолекулярными кислотами), а также адсорбции и блокировки высокомолекулярными кислотами и альдегидами.

Разработана методика ускоренных испытаний антикоррозионных свойств наполнителей для лакокрасочных материалов с преобразующими ржавчину свойствами, основанная на оценке динамики изменения скорости коррозии металла (поляризационными методами) со слоем модельной ржавчины в их водных экстрактах.

Разработан механизм антикоррозионного влияния ППР на защитные свойства покрытия, наносимого на ржавчину, который заключается в повышении адгезионных свойств лакокрасочной системы за счет воздействия на ржавчину экстрактивной части наполнителя и формирования инертного слоя на границе раздела фаз металл-покрытие, тормозящего диффузию кислорода и воды к поверхности металлической подложки.

Установлен синергетический антикоррозионный эффект в смесях косточковых порошков с хроматами, фосфатом и боратом цинка (для ЛКП по подготовленной поверхности) и с фосфатом цинка (для грунтов по ржавчине). Установлено, что некоторые смеси на основе ППР превосходят по ингибирующим свойствам хроматы, что позволяет полностью или частично заменить их в покрытиях. Созданы смеси на основе ППР, фосфата цинка и гидроксида алюминия для традиционных грунтов и грунтов-преобразователей ржавчины.

Технология производства ППР на основе косточковых порошков внедрена на предприятии “Реизос” (г. Симферополь). Экономический эффект замены лигнина гидролизного на косточковое сырье в производстве ППР в 2004 г составил 90000 грн. Порошковый преобразователь ржавчины марки “Фолиокс” применяется на ряде лакокрасочных предприятий Украины и России при изготовлении грунтовочных лакокрасочных материалов для окрашивания по ржавчине.

Ключевые слова: порошковый преобразователь ржавчины, грунт-преобразователь ржавчины, коррозия, механизм защиты, продукты коррозии, косточковые отходы, синергизм.

Chygyrynets' O.E. Scientific ground of development of anticorrosive fillers from vegetable wastes for primers coatings. - Manuscript.

Dissertation for the Degree of Doctor of Engineering Sciences, Specialty 05.17.14 -Chemical resistance of material and corrosion protection - Karpenco Physico- Mechanical Institute of National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, 2006.

The thesis is devoted to increase а protection of primers coated on rust due to use of additions are made from vegetable originated fruit stone wastes. The chemical compounds of stone powder as well as their extractive part were determined. The regularities of process of interaction between extractive part of powder rust converter (PRC) and rust were under study. It is determined that increase of protective properties of primers with PRC were coated on rust during exploitation has an adhesion mechanism. It consists of extraction of active part from PRC in the process of water satiation of paint coating that result in narrowing of coating capillaries at filler particles swelling. This leads to braking of diffusive processes on a border of coating - metal due to forming with the rust of inert layer of low soluble compounds. The technology of PRC manufacture that based on stone powder modification by nitrogen containing compound by method of mechanic-chemical inoculation was developed. The methodic for PRC testing was developed. It is base on corrosion rate determination on samples with model rust in water extracts of stone powder by polarization method. On the base of synergetic inhibition effect in mixtures from PRC and traditional pigments, the effective low toxic mixture to input in traditional primers and rust converter primers was worked. According developed technology the “Reisos” enterprise organized of PRC output of trademark “Foliox” for several paint works of Ukraine and Russia.

Key words: powder rust converter, primer rust converter, corrosion, mechanism of protection, corrosion products, stone powder, synergism.

Размещено на Allbest.ru