книги из ГПНТБ / Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое
.pdfГлава |
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ |
ПОКРЫТИЯ |
|
|
И АГРЕССИВНЫЕ |
|
СРЕДЫ |
Различная аппаратура, приборы, целые сооружения из стали, бетона, кирпича часто разрушаются от действия агрессивных веществ: кислот, щелочей, газов, растворов
•ролей и даже воды. На производстве, в быту, на транспорте и" в других, местах, мы-постоянно встречаемся с результа тами воздействия этих веществ.
Если бы консервные банки изнутри не предохранялись от воздействия различных рассолов, томатного соуса и г. д. они проржавела бы через несколько месяцев. При изготовлении банок для консервов сначала тонкую жесть покрывают слоем олова или хрома, а сверху на него на кладывают тонкий слой эпоксифенолъного лака, который обладает хорошей адгезией и высокой эластичностью. Эти свойства очень важны при последующем процессе штам повки банок, фляг и других емкостей, которая сопровож дается глубокой деформацией металла.
Когда утром к завтраку Вы берете плавленный сырок и разворачиваете обертку, обратите внимание на внутрен нюю сторону алюминиевой фольги — она покрыти слоем лака, изготовленного па основе винилового сополимера. Толщина лака всего 1,5—2 мкм, но он надежно защищает алюминиевую фольгу от коррозии, которую вызывает
92 сыр.
Агрессивные среды действуют и на лакокрасочные покрытия, причем природа их действия может быть фи
зической или химической.
Если на поверхность, окрашенную нитроцеллюлозной эмалью, капнуть ацетоном, пленка набухнет, но когда рас творитель улетучится, твердость и прочность пленки вос становятся. Если же капнуть серной кислотой, пленка эма ли тоже разрушится, но характер разрушения будет необ ратимый, т. е. ее свойства не восстановятся. Возможен и такой случай: лакокрасочное покрытие от действия агрес сивного вещества не разрушается, а металл под пленкой корродирует.
Из сказанного следует, что механизм действия агрес сивных веществ различен. Для того, чтобы понять почему одни лакокрасочные покрытия стойки в агрессивной среде, а другие нет, необходимо ознакомиться, хотя бы кратко, с процессами, протекающими при взаимодействии агрес сивных веществ с различными покрытиями.
Физически агрессивные среды вызывают обратимые процессы, как видно из примера действия ацетона на плен ку нитроэмали, не сопровождающиеся разрушением хими ческих связей в полимере или изменениями его химиче
ского состава.
Химически агрессивные вещества, в отличие от физи чески агрессивных, вызывают необратимые изменения, сопровождающиеся изменением структуры и химического
состава полимера.
Химически активными по отношению к лакокрасоч ным покрытиям являются: озон, перекись водорода, гало гены, минеральные и органические кислоты, щелочи и
водные растворы солей.
При взаимодействии с полимерной -пленкой вода в большинстве случаев является физически агрессивной сре дой. Например, при набухании поливинилхлорида в воде
изменяются только его физические свойства, молекуляр ная масса полимера и его состав не изменяются.
Если в макромолекуле имеются эфирные связи, воз можен гидролиз, причем эти изменения уже необратимы, так как нарушается строение макромолекулы.
Стойкость лакокрасочных покрытий к агрессивным средам зависит от ряда факторов, главными из которых являются природа и структура полимера, т. е. наличие в его составе гидроксильных, карбоксильных, аминных,
эфирных и других |
групп, атомов хлора и серы, двойных |
|
и тройных связей, |
способных к |
различным изменениям |
под действием этих сред. |
|
|
Возьмем льняную олифу и покроем ею две пластинки. |
||
Одну просушим при комнатной |
температуре (холодная |
|
сушка), а другую при 300—350°С (горячая сушка) в тече ние 1 ч. Погрузим пластинку в воду. Через сутки пленка олифы холодной сушки набухнет и побелеет, а пленка горячей сушки останется неизмененной. При более жест ком испытании в 10%-ном растворе щелочи пленка холод ной сушки через двое суток полностью разрушится, а пленка горячей сушки не изменится.
Посмотрим, что же происходит с молекулами льняного масла, подвергнутого холодной и горячей сушке? При ком натной температуре образование пленки происходит глав ным образом за счет окисления двойных связей жирных кислот в молекулах льняного масла. При высоких темпе ратурах жирные кислоты льняного масла полимеризуются с образованием макромолекул трехмерного строения, в ре зультате чего стойкость к действию влаги, кислот, щелочей и других агрессивных сред резко возрастает.
Этим |
п р и е м о м и зд а в н а п о л ь з о в а л и с ь |
м аст ера |
п р и и з |
го т о влен и и д е р е в я н н ы х ло ж ек и д р у г и х |
и з д е л и й . |
Р а с к р а |
|
ш е н н ы е |
м а с л я н о й к р а с к о й и з д е л и я п о к р ы в а л и |
сл о ем |
|
страняется не только на поверхность покрытия, но и на весь его объем.
В результате проникновения агрессивных веществ под покрытие образуются продукты коррозии, например окис лы железа, объем которых значителен; они начинают раз рушать покрытие уже механическим путем.
Труба из углеродистой стали, по которой подавали 2%-ный холодный раствор серной кислоты, была защище на шестислойным перхлорвиниловым покрытием. Когда температуру раствора повысили до 40° С, лакокрасочное покрытие уже через полгода вышло из строя. Проверили скорость коррозии стали в этих условиях и убедились, что коррозионное разрушение достигает 1 мм/год. При шлось увеличить толщину покрытия до 15 слоев, что составляет примерно 300—320 мкм, после чего срок служ бы покрытия повысился до 3 лет.
Необходимо учитывать еще один фактор, который существенно влияет на скорость разрушения покрытия. С увеличением концентрации щелочи, кислоты и других агрессивных веществ, степень разрушения любого лако красочного покрытия возрастает. Интересно, что для физи чески агрессивных веществ, например воды, повышение концентрации минеральных солей, наоборот, приводит к замедлению диффузии влаги в полимерную пленку, по этому набухаемость пленок в нейтральных растворах солей меньше, чем в дистиллированной воде.
До сих пор мы говорили в основном о пленках из чистых полимеров, теперь рассмотрим роль пигментов, наполнителей и пластификаторов в защитных свойствах покрытий. Представьте себе, что будет с полимерной плен кой, если в ее состав ввести компонент, неустойчивый к
98 действию агрессивной среды. Она тут же. разрушится.
Если это будет пластификатор, например дпбутилфталат, то при действии щелочи произойдет его омыление и плен ка, лишившись компонента, придающего ей мягкость, ста нет хрупкой и проницаемой для агрессивной среды. Так, нельзя получить стойкое к серной кислоте покрытие, если в его состав входят цинковые белила. Но стоит заме нить их титановыми, как стойкость покрытия сразу воз растает.
Даже агрессивные газы, попавшие в воздух, могут изменить свойства и цвет лакокрасочного покрытия.
Помещение больницы, в которой были установлены
сероводородные ванны, окрасили |
эмалыо |
белого |
цвета, |
|||
а металлическую мебель — эмалью |
желтого цвета. |
Через |
||||
полгода обе |
эмали |
стали |
грязно-коричневого |
цвета. |
||
И только тогда выяснилось, что в состав эмалей входили |
||||||
свинцовые белила и |
желтый |
свинцовый |
крон, которые |
|||
под влиянием сероводорода частично перешли в сернис |
||||||
тый свинец, |
имеющий темно-коричневую окраску. |
|
||||
При подборе лакокрасочных материалов необходимо учитывать действие агрессивных сред, не только на каж дый компонент материала, но и на всю систему в целом.
Зная, что эпоксидные материалы стойки к действию |
|
кислот, а цинксодержащие грунтовки обладают высокими |
|
антикоррозионными свойствами, мастер окрасил стальную |
|
аппаратуру, соприкасающуюся с серной кислотой, эпо |
|
ксидной грунтовкой, содержащей цинковую пыль. Через |
|
неделю эксплуатации защитное покрытие вспучилось и |
|
разрушилось. Нетрудно догадаться, что серная кислота |
|
прореагировала с цинком, выделился водород, который и |
99 |
разрушил покрытие. |
7*
