Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Тутурина, В. В. Изучение сапропелитов с целью получения антикоррозийных покрытий

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.10.2023

Размер:

4.26 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

300

Зависимость адгезии покрытия от температуры нагрева и охлаждения его:

1 — о х л а ж д е н и е н а в о з д у х е , 2 — о х л а ж д е н и е в в о д е , 3 — о х л а ж д е н и е в м а с л е .

ходимо было исследовать влияние предварительного подо


грева	подложки		и способа о х л а ж д е н и я покрытия					на	величи
ну адгезии л а к а			ТС. Д а н н ы е		приведены на рис. 7.
Из рис. 7 видно, что с увеличением температуры									нагрева
подложки адгезия покрытия л а к а ТС увеличивается									незави
симо	от метода		о х л а ж д е н и я		до	определенного		предела, а
затем	резко	падает .		Адгезия	покрытия,		о х л а ж д а ю щ е г о с я
более	медленно,		иа	воздухе	выше, чем		адгезия	покрытия,
о х л а ж д а ю щ е г о с я			в масле л воде. При о х л а ж д е н и и					на	возду
хе, подложку		можно		нагревать		до 300°,	в воде	до	284°, в
масле, до 250°. По-видимому, здесь играет роль								внутреннее
напряжение,		релаксация и в р е м я				релаксации .

Почти все покрытия на органической основе плохо пере носят повышенную температуру от 130 до 200°. Все они те

ряют адгезию	на 50% после нагрева	в течение	10	час. при
температуре	150°. Исключение составляют только			покрытия
на кремин1"юрганпческой основе и		суспензии	фторопласта

ф-4Д. Мы исследовали влияние повышенных температур на

адгезию	по.крытия	л а к а ТС.	Р е з у л ь т а т ы экспериментов	при
ведены	на рис. 8.	Д а н н ы е на	рис. 8 свидетельствуют о	том,

75-

0 200 • 400 600 800 час.

Рис.	8.	Зависимость		агдезин покрытия от продолжительности					выдержки:
	1 —	п р и 100°	п а в о з д у х е ,		2 — при 200°	п а в о з д у х е ,	3 — п р и	100" в	в о д е ,	4 — п р и
	200°	в в о д е ,	5 — при	300°	н а в о з д у х е ,	6 — п р и 300"	в в о д е .
что адгезия покрытия не зависит от времени								выдержки		при
100°	и от способа			охлаждения		образца	после	формирования .

При 200° адгезия незначительно изменяется, она не понижа ется при охлаждении после формирования па воздухе. Адге

зия покрытия	резко	уменьшается	при температуре 300°.
Д л я выяснения		возможности	получения	наполненных
покрытии л а к а	ТС	использовались	наполнители:	портланд

цемент марки 400, алюминиевая пудра ПАК - 3, мел, асбест. Наполнители перед употреблением просушивались и просеи

вались, затем добавлялись в лак,			вязкость которого	была
100 сек.	по ВЗ - 4 . Д л я определения		зависимости адгезии		от
вида и количества наполнителя приготавливался л а к				ТС • с
добавлением на 100 весовых частей			лажа 5, 10, 15, 20,	25,	30,
40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 весовых частей алюминиевой				пудры,
цемента,	асбеста	и мела. Д а н н ы е о	результатах опытов	пред
ставлены	на рис.	9.

Из рис. 9 видно, что адгезия покрытия зависит от рода н количества введенного наполнителя. Введение алюминиевой пудры до 30 весовых частей увеличивает адгезию до 200 кг см 2 , дальнейшее увеличение количества алюминиевой пудры не

220ч

60-
0	1	0	20	30	40	50	60	70	80	90	100
						Количество наполнителя, вес.час.
Рлс.	9.		Зависимость	адгезии		покрытия	от	наполнителя:
I — а л ю м и н и е в а я		п у д р а , 2 — а л ю м и н и е в а я			п у д р а . 3 — ц е м е н т , 4 — а с б е с т , 5 — м е л .

изменяет адгезию, введение цемента до 25 вес. частей уве личивает адгезию до 175 кг/см2 , дальнейшее увеличениенаполнителя уменьшает адгезию до 160 кг/см2 , после чего

адгезия покрытия		не меняется. В вед они е			асбеста		и	мела	до
20 весовых частей увеличивает адгезию,					при		дальнейшем
увеличении количества			названных	наполнителей				адгезия
резко	падает.
Исследование		факторов, влияющих			на	внутренние			на
пряжения. Свойства пленок из высокополнмерных								материа
лов -в	первую очередь		определяются	самим		пленкообразую

щим веществом. Однако некоторые физико-химические свой ства пленок, по-видимому, не в меньшей мере обусловлива ются процессом пленкообразования . Установлено, например, что свойство пленок из растворов высокополимеров в значи

тельной	степени зависит от внутренних н а п р я ж е н и й , возни
кающих	по	мере удаления растворителя. Этим объясняется
то большое		влияние, которое в последние годы уделяется

выяснению механизма процессов пленкообразования из дис персии и растворов [14, 15].

77"

П л е н ки из ТС имеют	хорошие физико-механические
свойства и адгезию. Однако	наблюдаются случаи, когда

пленки из ТС иногда имеют микротрещины, отстают от по крываемой поверхности, при этом под пленкой, целостность которой сохраняется, образуется очаг коррозии. Выяснение причин такого поведения пленки, представляет как практи

ческий,	так	и теоретический интерес. М о ж н о было предпола
гать, что в		данном случае значительную роль играют напря
жения,	возникающие в процессе формирования .
Л а к	Т С	для исследования пленок как свободных, так и

на подложке (стеклоткань, алюминиевая фольга, сталь 3)


брался	вязкостью			100 сек. по		ВЗ-4.	Пленки изготавливались
путем нанесения				л а к а кистью		или	окунанием,	просушивани
ем полученного слоя л а к а вначале при комнатной									темпера
туре, а	затем	последующей термообработкой:						1) при 200° в
течение	1 часа;		2)	при 300° в течение 30 мин.
Д л я	получения			пленки	60 микрон		необходимо	было 5-крат
ное повторение			вышеописанных операций. Д л я					исследования
происходящих процессов при формировании пленки									л а к а ТС
использованы		следующие			методы:
а)	изучение напряжений, возникающих в момент пленко-
образования		на		легко деформируемой п о д л о ж к е (стекло
ткань)	в приборе			«Поляпья»;
б) изучение напряжений, возникающих в момент пленко-
образования		на	жесткой		металлической подложке				(алюми

ниевая фольга 0,02—0,03) методом концентрических окруж ностей.


Опыты	производятся			следующим			образом:		тщательно
р а з л о ж е н н а я		фольга нарезается			на	полоски		у к а з а н н ы х раз
меров. З а т е м		образцы	помещаются			в з а ж и м ы		и на одну сто
рону полоски		фольги	наносится			слой	л а к а	определенной
толщины,	но	не по всей		длине	полоски, а			на	протяжении
25 мм (5	мм	с одного к р а я		закрепляется			з а ж и м о м ) . О б р а з ц ы

подвешиваются в специальные ролики и помещаются в тер


мостат, где прогреваются различное время в зависимости								от
заданной температуры сушки лака . После прогрева							образцы
вынимаются		из	сушильного ш к а ф а и о х л а ж д а ю т с я ,			при этом
в лаковой пленке, нанесенной на металлическую						подложку,
возникают		напряжения, которые		приводят	к изгибу		фольги
в той	или иной		степени. Р а д и у с	кривизны	подложки		с плен
ками	измеряется		на диске с концентрическими кругами . Д и а
метр	каждого последующего круга увеличивается					на	10	мм .

78'


О б р а з ц ы прикладываются в				паз диска, соответствующий					по
кривизне	концентрическим			кругам и		оценивается	радиусом
кривизны в мм. В зависимости от					величины н а п р я ж е н и я				из
гиб фольги		был	различен.	Чем больше были н а п р я ж е н и я ,
возникающие		в	пленке, тем	значительнее изгибалась				фольга
(радиус	кривизны у м е н ь ш а л с я ) .				На	основании полученных
д а н н ы х удалось			выяснить, в какой		мере н а п р я ж е н и е		в	пленке,

которое определялось на приборе «Полянья», находится в со ответствии с данными, полученными при изгибании фольги. Если составить таблицу, в которой расположить лаки по воз р а с т а ю щ и м значениям радиусов кривизны фольги, то оказы

вается, что	им	соответствует у б ы в а ю щ е е			значение		н а п р я ж е
ния в пленках, полученных измерением					на	приборе		типа
«Полянья»	(толщина		пленок в том и в другом			случае	одинако
ва и ра.вна	0,5	м м ) .
						Т а б л и ц а			25
Зависимость внутреннего			напряжения от режима		формирования лака				ТС
Р е ж и м ф о р м и р о в а н и я
				В е л и ч и н а м а к с и м а л ь		Р а д и у с к р и в и з н ы
т е м п е р а т у р а , "С				н о г о н а п р я ж е н и я ,		п л е н о к -	с п о д л о ж к о й -
т е м п е р а т у р а , "С		в р е м я , м п п		к г / м м 3		и з ф о л ь г и , м м
100			но	0,25			60
200			п о	0,45			30
300			30	0,25			60
Д л я 'выяснения причин				возникновения	напряжений			в	са
пропелитовых		покрытиях при их формировании необходимо
было измерять		напряжение,		возникающее	в пленках		с самого

н а ч а л а испарения растворителя . Исследование велось при

температуре 100, 200		и	300°. Д а н н ы е	опытов приведены на
рис. 10.
Характерно, что нарастание напряжений					наблюдается	у ж е
с самого	начала опыта		еще до того, как установилась			необ
ходимая	температура .		Это связано	со	значительной	ско
ростью улетучивания		растворителя . Н а		рис. 10 четко видно,

что в процессе формирования пленки при 300° н а п р я ж е н и е

увеличивается до 0,3 КГ/MIM2 при	в ы д е р ж к е 30	мин. П о с л е
окончания формирования пленки	при дальнейшей	в ы д е р ж к е


при 300°С	н а п р я ж е н и е			резко увеличивается			и	через		60	мин.
достигает	0,6	кг/мм 2 .
По мере		о х л а ж д е н и я		образца	от	300	до	100° в		течение
40 мин. напряжение в пленке возрастает до							0,60		к г / м м 2 .		Это
связано с	сокращением			размеров	образцов		при		охлаждении
и зависит	от	коэффициентов линейного расширения пленки и
п о д л о ж к и .		После	установления		постоянной				температуры
(20°С) о б н а р у ж и в а е т с я				постепенный,		релаксационный					спад
н а п р я ж е н и я		до 0,3	кг/мм 2 (рис. 10).

Время (мин.)

Рис. 10. Зависимость внутренних напряжении покрытии от продолжи тельности выдержки:

1 — п о к р ы т и е и з б е н з о л ь н о г о р а с т в о р а , 2 — п о к р ы т и е и з б е н з и н о в о г о р а с т в о р а , ф — ф о р м и р о в а н и е п о к р ы т и я , о — в ы д е р ж к и п р и н а г р е в а н и и , в — о х л а ж д е н и е п о к р ы т и я .


Следует отметить, что		спад	н а п р я ж е н и я происходит		в те
чение 4—5 час. Если процесс			пленкообразования полностью
прошел	и получившуюся	пленку после		. о х л а ж д е н и я	вновь
нагреть	и охладить, то в	ней возникают		те ж е максимальные

исходные напряжения, которые были до охлаждения . Таким

образом,	разграничим напряжения, сохраняющиеся в плен
к а х после	протекания релаксационных процессов, от на
п р я ж е н и й ,	которые возникают из-за термической обработки

пленок. Установили механизм возникновения н а п р я ж е н и я з пленках, полученных из растворов. В начальной стадии про исходит испарение растворителя и уменьшение объема раст вора пленкообразующих веществ. П о мере улетучивания растворителя возрастает вязкость системы. Уменьшение объема раствора в условиях ограниченной возможности, из менение длины приводят к возникновению напряжения . При охлаждении пленки возникают дополнительные деформирую щие усилия, обусловленные различным коэффициентом ли

нейного расширения		сформированной пленки и	подложки,
что приводит к росту		напряжения .
Влияние растворителя на внутренние напряжения сапро
пелитовых	покрытий. Л а к о в ы е покрытия формируются из
растворов,	поэтому	на внутренние н а п р я ж е н и я	оказывает

влияние природа растворителя . Необходимо было исследовать


влияние растворителя, входящего в состав лака, на					н а п р я ж е
ние, возникающее			в пленке. Д л я исследования применялись
бензин	и	бензол, о б л а д а ю щ и е		различными температурами
кипения:		бензол — 70°, бензин — 82°С.
На	рис. 11, 12		показано изменение напряжения		в пленке
с различными растворителями на последовательных					стадиях
пленкообразования .			^Как видно	из рис. 11, н а п р я ж е н и е при

применении бензола значительно больше, по-видимому, это


связано'	с	уменьшением		объема	пленки	из-за	интенсивного
испарения		бензола.	Изучение		изменения н а п р я ж е н и я				во
времени	д л я л а к а ТС		показало, что применение				бензина		при
водит к	значительному			снижению	н а п р я ж е н и я		до 0,3	к г / м м 2 .
М а к с и м а л ь н о е остаточное напряжение сохранялось								в лако
вой пленке		с бензолом		0,4 к г / м м 2	(рис.	12).

Влияние состава и термообработки на внутренние напря жения. Проводилось уточнение режима дополнительной тер мообработки и количества заполнителя, которое необходимо вводить в покрытие д л я снижения внутреннего 'Напряжения.


Результаты		исследований различных			режимов термообработ
ки с точки		зрения	их влияния на величину внутренних				напря
жений	представлены в т а б л . 27,			рис.	13. Приведенная		зависи
мость	показывает,		что прогрев	покрытия при		температуре
200, 250° в течение			1 часа приводит		к снижению	н а п р я ж е н и я .

Снижение внутреннего н а п р я ж е н и я при температуре 200°

можно объяснить тем,, что под .воздействием				температуры
наблюдаются процессы	деструкции	и	о б р а з у ю щ и е с я при
этом низкомолекулярные	соединения	к а к	бы	пластифициру-

6 3 а к. 2091

0,94

Рис. 11. Зависимость внутренних напряжений от температуры формовки ц охлаждения:

1 — о х л а ж д е н и е п о к р ы т и я и з б е н з о л ь н о г о р а с т в о р а , 2 — о х л а ж д е н и е п о к р ы т и я и з б е н з и н о в о г о р а с т в о р а , 3 — ф о р м о в а н и е п о к р ы т и й и з б е н з о л ь н о г о р а с т в о р а , 4 — ф о р м о в а н и е п о к р ы т и й и з б е н з и н о в о г о р а с т в о р а .

ют материал . К р о м е того, п р и температуре 200° идет процесс

релаксации напряжения . П р и воздействии температуры							в
500°	покрытие р а з р у ш а е т с я		через 5	мин., 400° — через 15 мин.
П р и	300° покрытие не	разрушается,		но	внутренние	н а п р я ж е
ния	в нем увеличиваются . Повышение внутреннего					н а п р я ж е
ния	при температурах	300,	400° можно		объяснить	тем,-	что

при длительном воздействии высоких температур идет про

цесс термического	р а з р у ш е н и я	покрытий	(термическая	де
струкция) .
Введение наполнителя оз количестве			10 весовых частей
'Снижает величину	внутреннего	н а п р я ж е н и я , о д н а к о		при

увеличении количества наполнителя внутренние н а п р я ж е н и я возрастают . Исключение составляет а л ю м и н и е в а я пудра, с

добавлением «отарой	(до	50 весовых частей) внутреннее на
п р я ж е н и е снижается	в два	раза .

0,2
° ^	5 2 , 5	• 105	157^2	210	270	420
					Время	выдержки,мин.
Зависимость		внутренних	напряжений покрытий		от	продолжитель
			ности	выдержки:

1 — п о к р ы т и е и з б е н з и н о в о г о р а с т в о р а , 2 — п о к р ы т и е и з б е н з о л ь н о г о р а с т в о р а .

1004

10-
о	it)	го	зо	7о	so	во	70	so	эо	ioo
								Наполнитель		в.ч.
Рис. 13. Зависимость внутренних напряжений покрытия								от наполнителя-
1 — а л ю м и н и е в а я		п у д р а , 2 — б е з н а п о л н и т е л я . , 3 — м е л , 4 — ц е м е н т , 5 — а с б е с т .

										Т а б л и ц а	26
	Зависимость внутреннего					напряжения			покрытия	от состава
					и термообработки
				П О К р	Ы T !! С				УСЛОНШ!
									о х л а ж д е н и и
Лак	ТС								На	воздухе
Лак	ТС		наполнителями		(100	_ .			На воде
Лак	ТС с		наполнителями		(100	вес. частей			лака
+ 10 вес. частей наполнителя):						•
	алюминиевая пудра								1а	воздухе
	мел								1а	воздухе
	мел
	цемент
	асбест .			ТС после	выдержки		в	течение
Покрытие			из	ТС после	выдержки		в	течение
4 час		при	температуре 100°С				в	течение
Покрытие			из	ТС после	выдержки		в	течение
2 час. при температуре 200°С
То же с выдержкой в течение 3 час. при темпе
ратуре		250°С
То	же	при	300°С
То	же	при	400°С
Лак ТС с наполнителями					(100	вес. частей			лака
+ 50 вес. частей наполнителя):
	алюминиевая пудра
	мел
	цемент
	асбест .
	Влияние внутренних напряжений, возникающих в сапро
пелитовых пленках, на защитные								свойства.		Поскольку	на

п р я ж е н и е в пленке существенно влияет как на прочность ла ковых покрытий, т а к и на сцепление его с поверхностью металла, было проведено изучение влияния внутренних на

пряжений	в	пленках		на качество -покрытий. Пленки были
приготовлены		из	л а к а	ТС с последующей сушкой при 200°
в течение	1 часа		и при	300° — 30 мин. После чего пленки бы

ли подвергнуты дополнительной термообработке при темпе

ратуре	100, 200, 300, 400,		500°С	в течение	10-мин.,	1	часа,
4 часов. Р е з у л ь т а т ы		опыта	приведены в табл .		26. И з	таблицы
видно,	что величина	внутреннего		н а п р я ж е н и я	зависит	от	тер-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ