Версия для печати 

Исследование влияния коррозионных сред на огнезащитное покрытие типа "Уникум"

Ю. В. КРИВЦОВ,

президент НПО «Ассоциация Крилак», проф., д.т.н.

Под атмосферостойкостью лакокрасочных покрытий понимают их способность выдерживать воздействие атмосферных осадков, солнечной радиации, тепла, кислорода воздуха, а также газов промышленных производств в течение продолжительного времени без значительного изменения эксплуатационных, защитных свойств и декоративного вида.

При переходе от газообразных сред к жидким, как правило, наблюдается снижение прочности и долговечности покрытия, однако в зависимости от материала пленки действие сред проявляется избирательно.

Пленки на основе полиакрилатов и других линейных полимеров обладают сравнительно низкой эластичностью, а при старении, нагревании, воздействии солнечных лучей и различных нагрузок делаются хрупкими.

Под действием солнечного света и других факторов происходит деструкция полимера (ухудшение эластичности и прочности), которая ускоряется в присутствии кислорода, и происходит фотоокисление полимера.

При старении изменяются практически все свойства покрытия: механические, химические, электрические, оптические, противокоррозионные и др.

Атмосферное старение обусловлено комплексным воздействием многих факторов: солнечной радиации, воды, кислорода воздуха, переменных температур и т. д. Скорость разрушения покрытий в атмосферных условиях примерно в 50 раз больше, чем в помещении.

Механизм действия агрессивных сред на лакокрасочные покрытия различен. Так, если на пленку нитроцеллюлозной эмали капнуть ацетоном, она набухает, но когда растворитель улетучивается, твердость и прочность пленки восстанавливаются. Если же капнуть H2SO4, характер разрушения будет необратимым. Действие ацетона не сопровождается разрушением химических связей в полимере или изменением его химического состава. Такие вещества называют физически агрессивными. Химически агрессивные вещества вызывают необратимое разрушение покрытия, сопровождающееся изменением структуры и химического состава полимера. Химически активны по отношению к лакокрасочным покрытиям: озон, минеральные кислоты, щелочи и водные растворы солей. Вода в большинстве случаев - физически агрессивная среда. Однако, если в макромолекуле имеются эфирные связи, то возможен гидролиз, который приводит к необратимым изменениям, так как нарушается строение макромолекулы

При разработке лакокрасочного материала необходимо учитывать действие агрессивных сред не только на каждый компонент материала, но и на всю систему в целом. Механические воздействия на полимерное покрытие могут привести к разрушению связей внутри и между макромолекулами, к образованию активных радикалов, способных взаимодействовать друг с другом или с агрессивным веществом.

Для проведения исследований коррозионной стойкости пленки огнезащитного покрытия «Уникум» был выбран метод оценки поведения пленки краски при погружении ее в воду и растворы коррозионных сред, характерных для промышленных районов, в том числе автомобильных подземных тоннелей. В качестве коррозионных сред использовали 5 %-ные растворы солей Na2SO4, NaCl и NaHCO3.

Пленку «Уникум» толщиной 1,2-1,5 мм получали методом нанесения краски на металлическую пластинку, покрытую тонким слоем машинного масла. Краску наносили за несколько слоев, высушивая каждый слой 3-4 ч в помещении влажностью -60 % при температуре 20-22 °С. Полученную таким образом пластину «Уникума» разрезали на образцы размером 60x40 мм. Для первой серии образцов применяли пленку краски в чистом виде, для второй и четвертой серий на поверхность пленки «Уникум» наносили слой покрытия «Темаклор» или эпоксидной смолы толщиной 50 мкм. Испытываемые образцы помещали в коррозионную среду на 1 сут, затем вынимали и через 3—4 ч взвешивали. Затем вновь погружали в коррозионную среду на 1 сут, выдерживали на воздухе и снова взвешивали. Опыт продолжали 2 мес. Каждый раз после извлечения образцов из коррозионной среды и подсушивания их внимательно осматривали, фиксировали появившиеся дефекты, закрашивали их слоем покрывной краски и вновь подсушивали.

Как показали визуальные наблюдения, помимо потери массы (см. таблицу) на поверхности образцов появлялись пузыри различного размера, причем наиболее часто они образовывались по контуру пластины.

Изменение массы пластин после серии погружений в коррозионные среды

Рис. 1. Увеличение массы образцов «Уникума» с поверхностным покрытием «Темаклор» под действием коррозионных сред

Рис. 2. Увеличение массы образцов «Уникума» с поверхностным покрытием эпоксидной смолой под действием коррозионных сред

При выдержке на воздухе (сушка) пузыри частично исчезали. Кроме того, края образцов начинали заворачиваться. За 3 сут. периодической выдержки в коррозионных средах образцы потеряли от 33,8 до 8,9 % и претерпели визуальные изменения. Эксперимент с пластинами из чистого «Уникума» был прекращен.

Следующая серия образцов «Уникума» была исследована с поверхностным покрытием «Темаклор» (рис. 1) и эпоксидной смолой (рис. 2). Образцы «Уникума» с покрытием «Темаклор» имели первоначальную массу: 5,56; 6,62; 6,46; 6,83 г и были погружены соответственно в воду, раствор Na2SO4, раствор NaCl и раствор NaHCO3. По окончании эксперимента их масса была соответственно равна: 7,13; 7,02; 7; 7,36 г. Однако проводить прямое сравнение этих масс нельзя, так как после пребывания в воде образцы набирали массу в зависимости от дефектности поверхности (пузыри и трещины). Наибольший прирост массы достигал 0,71 г, наименьший - 0,01 г. После сушки на воздухе в течение 1-2 сут. (2 сут. в том случае, когда сушка приходилась на выходные дни) масса образцов уменьшалась на 0,67-0,01 г. Максимальное набухание покрытия происходило в воде (рис. 1), что полностью соответствует литературным данным об уменьшении диффузии солей в слои органического материала по сравнению с диффузией молекул воды. Минимальная диффузия - у NaHCO3 и NaCl; Na2SO4 несколько в большей степени проникает в слой «Темаклор». Аналогичная картина наблюдается и при сушке образцов на воздухе: наибольшие потери массы у Н2О, наименьшие - у NaCl и NaHCO3.

При сопоставлении значений прироста массы и ее убыли после сушки можно предположить, что вся поглощенная масса уходит из образца при сушке: привес в пробах № 3 и № 4 составляет 0-0,2 г, потеря массы у данных образцов также попадает в этот интервал. Пластинка с «Уникумом» лучше всего стояла в растворе NaCl (нейтральная среда). На этой пластине, помимо очень низкого изменения массы, особенно в начальные сроки, когда прирост массы составил 0,2-0,4 г, несколько раз на поверхности образца не обнаружилось видимых дефектов. В то же время в других средах (кислой и щелочной) изменения массы были значительнее - до 0,15-0,22 г. Отсутствие дефектов на их поверхности имело место при увеличении покрывного слоя на 0,2-0,4 г.

Как уже упоминалось, хуже всего дело обстояло в чистой воде. Увеличение массы было почти в 2 раза больше, чем в других средах, и колебалось от 0,1 до 0,25 г, причем в начальный срок (первые 2 недели) диффузия воды была незначительной и привес составил 0,12—0,15 г, а затем, несмотря на увеличение покрывного слоя, он возрос до 0,2-0,7 г.

В образцах с покрытием эпоксидной смолой (рис. 2) характер влияния коррозионных сред на покрытия аналогичен пластинам с покрытием «Темаклор», т. е. в водной среде были худшие показатели, чем в среде Na,SO4, NaCl и NaHCO3. Однако общее увеличение массы наблюдалось ниже, чем в случае с «Темаклор». Через 2 мес. эксперимента максимальная величина привеса составила 0,59 г. Во время пребывания пластин в воде явно прослеживалась нарастающая зависимость увеличения массы от времени эксперимента. В солевых растворах небольшое нарастание наблюдалось лишь у NaCl и Na2SO4; в растворе NaHCO3 определенную зависимость между увеличением массы и временем установить не удалось. Как и в случае с «Темаклором», была выявлена явная зависимость состояния образца после испытания в коррозионных средах от толщины покрывного слоя. Увеличение случаев бездефектной поверхности образцов нарастало во времени. С покрытием эпоксидной смолой первые бездефектные пробы появились уже почти через месяц, в то время как с «Темаклором» - к концу второго месяца.

Привес в воде в случае эксперимента с эпоксидной смолой в отличие от серии «Темаклор» был ниже - от 0,01 до 0,58 г. (через 2 мес. эксперимента). В соляных средах прирост был незначительным - от 0,01 до 0,15 г. Общая зависимость коррозионной стойкости покрытий примерно одинаковая.

Самые низкие значения изменения массы характерны для растворов NaCl. При покрытии эпоксидной смолой коррозия протекает слабее, чем в случае с «Темаклор»