Дипломная работа: Поиск оптимального содержания пигмента в покрытиях на основе алкидного лака ПФ-060
Композиция для антикоррозионного покрытия, арматуры в строительных конструкциях автоклавного твердения, содержащая латекс полимера, активный наполнитель и воду, отличающаяся тем, что с целью повышения жизнеспособности композиции и обеспечения ее высоких антикоррозионных, механических и технологических качеств, в нее введено в качестве активного наполнителя известково–песчаное вяжущее [22].
Противокоррозионная шпатлевка для удаления грубых дефектов, состоящая из наполнителя и связующего, отличается тем, что в качестве наполнителя используют полидисперсный порошок цинка, а в качестве связующего используют этилсиликатное связующее [23].
Композиции для защиты изделий и механизмов, которые работают в условиях воздействия длительных циклических динамических нагрузок в различных агрессивных средах содержат (объемные проценты) 50-58 полиизоционата, 14-22 олигоэфиракрилата МГФ-9, 11-19 молотого натриевого стекла и 9-14 обожженной при 850-9000С глины [24].
Исследована возможность использования кремнийорганических диаминов в качестве отвердителей эпоксидных составов для противокоррозионных покрытий. Наблюдается значительное повышение стойкости покрытий к воздействию агрессивных сред.
Разработана рецептура кремнийорганического лака с высокими адгезионными, электроизоляционными свойствами, работающая в диапазоне температур от – 700С до +2000С. Лак коррозионно пассивен по отношению к алюминию, имеет высокую механическую прочность от 5,5 до 6,0 МПа, в сочетании с эластичностью (удлинение при разрыве 120%). Использование для защиты поверхности активных элементов изделий электронной и оборонной техники разработанных композиций позволяет расширить диапазон эксплуатационных характеристик, повысить надежность изделий и, как следствие, повысить конкурентоспособность российских электронно-оптических изделий на мировом рынке [25].
Сделана оценка защитного действия (электросопротивления) пентафталевых покрытий с кремнийорганическими добавками на металлических подложках коррозионно-активной среде разного химического характера. Установлена зависимость электросопротивления пентафталевых покрытий от толщины.
Изложены основные положения по проведению противокоррозионной обработки воды жидким стеклом (силикатом натрия) на тепловых пунктах. Определены область применения и необходимые для обработки дозы силиката натрия. Приведены порядок монтажа комплекта оборудования, последовательность операций при заполнении бака хранения, приготовлении рабочего раствора, проведении контроля за работой установки.
Силикат натрия - известный в теплоэнергетике ингибитор коррозии [26]. Исследована его эффективность, разработана технология дозирования и первичное внедрение. Ингибирующее действие силиката натрия определяется формированием на поверхности металла защитной пленки, состоящей из магнетита и ферросиликата FeSiO3. Для достаточно надежной защиты поверхности металла с помощью силиката натрия необходимо создание достаточно низкого окислительно-восстановительного потенциала.
1.7 Область применения
1.7.1 Силикатные краски [27]
Применение сложных эфиров кремния в качестве пленкообразователей основано на гидралитическом расщеплении связи Si– O. В конечном итоге гидролиз приводит к образованию диоксида кремния через промежуточные различные конденсированные кремниевые кислоты.
Производство красок включает смешение сложных эфиров с определенным количеством воды и растворителей, обычно спиртов, органических сложных эфиров или кетонов. Для полного гидролиза требуется 2 моля воды на 1 моль сложного эфира кремния. Введением кислоты, обычно соляной, создают низкое значение рН. Смесь подобного типа со степенью гидролиза 80-90 % и содержанием 20 % SiO2 стабильна в течение одного года. Уменьшение количества воды позволяет получать более инертные краски, требующие продолжительной сушки.
Способность жидкого стекла выступать в качестве пленкообразователя обусловлена поликонденсацией продуктами, протекающими в нем в присутствии СО2 или других агентов и приводящими к образованию трехмерных полимеров. Эти полимеры не растворимы в воде, обладают высокой механической прочностью, хорошей адгезией к бетону, штукатурке и другим материалам. Для приготовления силикатных красок обычно используют жидкое калиевое стекло К2О∙mSiO2∙nH2O, где m≥ 3, n= 2-5, реже - жидкие стекла с катионами Na+, Li+, NH4+. Вид стекла и состав композиции определяют кроющую способность и другие свойства силикатных красок, а также их жизнеспособность – время, в течение которого силикатные краски пригодны к употреблению [28].
В алкилсиликатных красках можно использовать те же пигменты и наполнители, что и в водных лакокрасочных материалах. Такие пигменты, как диоксид титана, зеленый оксид хрома и наполнители – тальк, слюда или каолин, могут также положительно влиять на перерабатываемость и свойства красок. Для получения силикатных красок используют щелочестойкие и светостойкие пигменты и наполнители, чаще всего оксиды Zn, Fe, Alи Ti, гидроксиды и карбонаты этих металлов, металлические порошки (цинковая пыль, алюминиевая пудра). В случае применения цинковой пудры ЛКМ должны быть двухупаковочными, так как мелкоизмельченный цинк реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида цинка, повышая тем самым рН. Это инициирует конденсацию, и краска затвердевает в течение нескольких часов.
Введение агентов, препятствующих оседанию пигментов, такие как бентониты или высокодисперсные кремниевые кислоты, в пленкообразователь может способствовать стабилизации пигментных дисперсий.
После нанесения ЛКМ происходит быстрое высыхание пленки за счет испарения спиртов и растворителей. Силанольные группы, образующиеся в результате реакции атмосферной влаги, конденсирующейся или реагируют с цинком или субстратом с образованием нерастворимой пространственной сетки SiO2. Полученные покрытия термо-, хим-, атмосферостойкие, устойчивые к старению и УФ-излучению. Их применяют главным образом как термостойкие и противокоррозионные покрытия. Отверждение силикатных красок может протекать под влиянием испарения воды, изменения температуры и рН среды, в присутствии активных пигментов и наполнителей или специальных ускорителей, так называемых силикатализаторов, например, карбоната магния, бората кальция или кальциевых силикатов, входящих в состав шлаков доменного производства.
С целью улучшения защитно-декоративных свойств покрытий (водостойкости, адгезии и другие) и увеличения жизнеспособности силикатных красок их модифицируют введением небольших количеств водных дисперсий полимеров.
1.7.2 Жидкие стекла
Объемы строительства в России требуют применения новых экологически чистых высокоэффективных отделочных материалов на основе недефицитных составляющих. Использование жидких силикатных вяжущих наиболее перспективное направление при решении этих задач.
Под силикатными вяжущими [29] понимают твердые водорастворимые стекловидные силикаты натрия и калия. Силикаты натрия и калия и их водные растворы (жидкие стекла) можно использовать по трем главным направлениям.
Первое направление связано с проявлением жидким стеклом вяжущих свойств, второе - использование в качестве клея, третье -основано на его химических свойствах, которые определяют целесообразность их применения в качестве моющих средств.
Под растворимыми стеклами понимают твердые водорастворимые стекловидные силикаты натрия и калия характеризующиеся определенным содержанием и соотношением оксидов M2O и SiO2, где М - это Na и К, а мольное соотношение SiO2 /M2O составляет 2,6-3,5 при содержании SiO2 69-76 масс. для натриевого стекла и 65-69 масс.% - для калиевого стекла.
Жидкие стекла характеризуются широким диапазоном составов, а, следовательно, и свойств. Специфической особенностью таких систем является то, что при непрерывном изменении химического состава по мере уменьшения щелочности от высокощелочных систем до золей кремнезема происходит изменение их свойств, связанное с принципиальными изменениями физико-химической природы растворов, в частности с появлением в системе высокополимерного кремнезема в коллоидной форме.
Жидкие стекла, выпускаемые промышленностью, представляют собой густые вязкие прозрачные жидкости без видимых механических включений и примесей. Жидкое стекло может быть бесцветным, однако, в большинстве случаев оно окрашено примесями в слабо-желтый или серый цвет.
Химический состав промышленного жидкого стекла определяется в основном составом исходных стекловидных щелочных силикатов.
Основным способом промышленного производства жидкого стекла является автоклавное растворение в воде щелочно-силикатных твердых стекол (растворимого стекла - силикат-глыбы) состава Na2O∙SiO2, K2O ∙n SiO2 и K2O∙Na2O∙SiO2 (дуплекс-процесс).
Второй способ получения жидких стекол включает прямое растворение кремнеземсодержащих компонентов в едких щелочах с получением требуемых щелочно-силикатньх растворов (жидких стекол) в один этап на одном технологическом переделе.
Кремнеземсодержащим компонентом для производства растворимых силикатов калия и натрия является кварцевый песок - тонкообломочная порода, состоящая преимущественно (> 96%) из зерен кварца с размером частиц 0,15-0,3 мм. Примесями кварца в песке являются минералы глин (каолинит, монтмориллонит и другие), щелочные алюмосиликаты (полевые шпаты, слюда), железосодержащие минералы, карбонатные примеси. Для производства силикат-глыбы вредными примесями в песке являются минералы, повышающие сверх установленных пределов содержание в щелочно-силикатном стекле таких компонентов химического состава как Al2O3, Fe2O3 , СаO. Ограничения по содержанию в стекле примесей связаны с их отрицательным влиянием на процессы растворения силикат-глыбы в воде при производстве жидкого стекла.
В настоящее время за рубежом жидкие стекла в качестве связующего используются рядом фирм для получения высококачественных лакокрасочных материалов [30].