Электрохимическое поведение и физико-химические свойства металлонаполненных покрытий

• Автор: Останина, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 278 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных обозначений

Введение

Глава 1. Металлонаполненные полимерные покрытия

1.1. Общая характеристика лакокрасочных материалов

1.2. Основные компоненты протекторных циикнаполненных

покрытий.

1.2.1. Влияние природы полимерного связующего на свойства защитных покрытий

1.2.2. Влияние металлапигмента на свойства металлонаполненных покрытий

1.2.2.1. Влияние размера частиц пигмента

1.2.2.2 Влияние формы частиц

1.2.2.3. Влияние химического состава частиц
1.2.2.4. Содержание пигмента в композиции
1.3. Механизм защитного действия циикнаполненных покрытий
1.3.1. Метод измерения потенциала образцов с покрытием
1.3.2. Поляризационные методы исследования механизма защитного действия
1.3.3. Переменнотоковые методы исследования цинкнапол
Ь ненных покрытий
1.4. Резюме Глава 2. Исследование денсиметрических свойств циикнаполненных
покрытий
2.1. Объект исследования
2.2. Определение плотности циикнаполненных композиций методом
жидкостной пикнометрии
2.3. Общие представления о пористости лакокрасочных покрытий
и методах ее определения
2.4. Определение пористости циикнаполненных покрытий
2.4.1. Определение доли закрытых пор
2.4.2. Соотношение между массовыми и объемными долями компонентов
2.4.3. Определение характеристик сквозной пористости цинк
наполненных лакокрасочных покрытий методом
металлографии
2.4.4. Методы определения доли сквозных и открытых пор
Выводы
Глава 3. Структура металлонаполненных композиций
3.1. Стохастическое моделирование структуры металлонаполненных композиций
3.2. Фрактальные свойства кластеров в модели послойного роста
Выводы
Глава 4. Электропроводные свойства цинкнаполненных покрытий
4.1. Общие представления об электропроводности металлонаполненных полимерных материалов
4.1.1. Описание электропроводных свойств металлонаполненных покрытий и композиционных материалов на основе
учета закономерностей переноса заряда
4.1.2. Описание электропроводности на основе учета контактных сопротивлений
4.1.3. Описание электропроводности композиционных материалов на основе теории протекания
4.2. Электропроводность цинкнаполненных лакокрасочных материалов
. 4.2.1. Вывод уравнения зависимости удельного сопротивления металлонаполненных покрытий от содержания порошка цинка
4.2.2. Методы определения электропроводности мсталлнаполненных покрытий
4.2.3. Измерение удельного сопротивления цинкнаполненных покрытий в направлении нормали к поверхности образца
4.2.4. Измерение удельного сопротивления цинкнаполненных
пленок в продольном направлении
4.2.5. Сравнение электрофизических свойств этилсиликатных
и полистирольных Л покрытий
Глава 5. Исследование цинкнаполненных покрытий гальваностатическим методом
5.1. Основные недостатки и пути совершенствования электрохимических методов исследования цинкнаполненных композиций
5.2. Метод анодной поляризации цинкнаполненных покрытий
5.3. Моделирование процесса анодного растворения цинкнаполненных покрытий
5.4. Определение кинетических параметров ионизации цинка
5.5. Анализ результатов расчета по модели гальваностатического растворения цинкнаполненных покрытий
5.6. Результаты металлографических исследований цинкнаполненных
покрытий.
Глава 6. Прогнозирование продолжительности периода катодной защиты цинкнаполненными покрытиями
6.1. Ускоренный метод определения продолжительности катодного периода защиты
6.1.1. Шероховатость и фрактальные свойства сложных поверхностей
6.1.2. Вывод масштабного соотношения для переходного времени в зависимости от плотности тока
8
6.2. Экспериментальное определение фрактальной размерности
6.3. Экспериментальнорасчетное определение коррозионной плотности тока
6.4. Влияние свойств пигмента на длительность периода катодной защиты
Выводы
Глава 7. Исследование коррозионных процессов в цинкнаполненных
полимерных покрытиях методом импедансной спектроскопии
7.1. Методика эксперимента
7.2. Обзор экспериментальных данных и выбор эквивалентной схемы
7.3. Оценка параметров импеданса, характеризующих коррозионнозащитные процессы в цинкнаполненных покрытиях
Выводы
Заключение
Список литературы


В качестве параметра, характеризующего влияние пленкообразователя на свойства красок, Ф. Тэйлор предложил использовать, степень смачиваемости связующим поверхности частиц пигмента Если в процессе высыхания пленки пигмент и связующее практически не взаимодействуют, то наблюдаемый эффект называют псевдосмачиваемостью. Когда взаимодействие связующего с частицами пигмента протекает по механизму адсорбции или даже хемосорбции, то говорят об эффективной смачиваемости. Цинкнаполненные покрытия, связующее которых характеризуется псевдосмачиванием, имеют более высокую электрохимическую активность и более низкий изолирующий эффект. Покрытия с внутренним эффективным смачиванием отличаются хорошей гидроизоляцией, но менее выраженными электрохимическими свойствами . В статье Тэйлора представлены микрофотографии покрытий на месте разлома, полученные на электронном сканирующем микроскопе. В случае полистирольной цинкнаполненной пленки хорошо видны полусферические вмятины, оставшиеся после частиц цинка, то есть поверхность разлома проходит по границе цинксвязующее. Разлом хлоркаучуковой пленки, как следует из микрофотографии, произошел вблизи сфер цинка по связующему, что свидетельствует о хорошей адгезии пленкообразователя к поверхности частиц пигмента. Проведенные на основе поляризационных исследований расчеты показали , что значение критической объемной концентрация цинка, необходимой для образования1 единого проводящего кластера из частиц цинка, выше у покрытий на хлоркаучуковом связующем, эффективно смачивающем поверхность пигмента, и ниже у полистирольных красок, характеризующихся псевдосмачиваемостью. К аналогичным выводам относительно влияния природы связующего на защитные свойства красок пришли М. Морчелло с соавторами . На основе металлографических исследований они предложили несколько схем электронной и ионной проводимости. В случае псевдосмачивающего связующего этилсиликатного образуются сплошные цепочки частиц цинка, а поры имеют вид сквозных каналов и пустот. Для эпоксидных ЦНП изза эффективного смачивания связующим частиц цинка образование пор маловероятно, поэтому доля активной поверхности цинка, участвующая в катодной защите, много ниже. Вследствие этого этилсиликатное покрытие обладает большей пористостью и большей активной поверхностью цинка , , . Измерения стационарного потенциала показали, что начальный потенциал образцов с этилсиликатными покрытиями был более отрицательным и медленнее облагораживался, чем в случае эпоксидных или эпоксиполиамидных красок , . Существует также мнение, что в эпоксиполиамидных системах связующее, возможно полиамид, действует, как слабый ингибитор для анодного процесса и поляризует эту реакцию . Высокие защитные свойства неорганических ЦНП этилсиликатных 9, и бутилтитанатных и способность их обеспечивать более продолжительную катодную защиту, по сравнению с органическими покрытиями, были подтверждены с помощью поляризационных исследований , , и измерений электрохимического импеданса образца с покрытием , . Следует отметить, что понятие смачиваемости используется только для сравнительной оценки свойств конкретных ЦНП, в результате чего одно и то же связующее может характеризоваться в разных работах поразному. Так, например, связующее на основе хлоркаучука является эффективно смачивающим по сравнению с полистиролом, по мнению Тейлора , и оно же, по данным Росса , характеризуется плохой смачиваемостью по сравнению с эпоксидным пленкообразователем. Для обеспечения эффеюивной защиты металлаосновы от коррозии цинковые порошки, входящие в состав ЦНП, должны обладать устойчивыми и воспроизводимыми электрохимическими характеристиками частицы пигмента должны быть электрохимически однородны, чтобы исключить образование микрогальванических элементов между ними и возникновение питтинговой коррозии в самом покрытии , . Поэтому к чистоте цинкового порошка, форме и размеру его частиц предъявляют высокие требования. Кроме того, важно установить оптимальное содержание пигмента в композиции, необходимое для обеспечения контакта частиц пигмента между собой и с основой.