Модификаторы ржавчины

Срок службы лакокрасочных покрытий во многом зависит от качества подготовки поверхности металла. Целью подготовки является удаление любых загрязнений и наслоений, мешающих непосредственному контакту покрытия с металлом.

Строение слоя ржавчины зависит от агрессивности атмосферы. В случае высоких концентраций сернистого или других агрессивных газов и при определенной влажности слой ржавчины состоит из многих подслоев. Многослойность может быть сразу незаметна и проявляться лишь после отверждения покрытия, когда в силу упругих свойств лакокрасочной пленки покрытие легко отделяется от подложки вместе с верхним подслоем ржавчины [71].

При атмосферной коррозии углеродистых сталей основным продуктом окисления железа является гидроксид FeOOH, который кристаллизуется в нескольких модификациях. Фазовый состав ржавчины почти всегда представлен a-FeOOH (гетит) и -y-FeOOH (лепидокрокит). Эти вещества являются хорошими сорбентами, особенно влаги.

В агрессивных атмосферных условиях гетит и лепидокрокит в ржавчине перемешаны с магнетитом (FeeO-i), причем последний может быть расположен в виде тончайших прослоек. Магнетит в этих условиях поглощает мало влаги и не подвержен набуханию. Различное поведение этих трех продуктов в изменчивых атмосферных условиях в большой степени определяет послойное разрушение ржавчины:

В процессе поглощения агрессивных газов гетитом и лепи- докрокитом наблюдаются и общие тенденции и отличия. Как общую тенденцию можно отметить то, что с увеличением относительной влажности воздуха возрастает и количество поглощенного сернистого газа. С повышением содержания SO2 в атмосфере увеличивается и его поглощение обеими модификациями FeOOH.

Лепидокрокит при всех концентрациях газов в атмосфере является более активным поглотителем, чем гетит. Причем известно, что лепидокрокит растворяется в кислотах и кислых растворах солей легче, чем гетит, поэтому кислота, которая образуется при растворении, больше расходуется в химических реакциях именно с лепидокрокитом. В одинаковых внешних условиях лепидокрокит поглощает также почти вдвое больше HCl, чем гетит.

Следовательно, отрицательное влияние ржавчины заключается в следующем: снижается адгезия покрытия к подложке; накапливается химически связанная вода, которая может освободиться и способствовать коррозии под защитной пленкой; адсорбируются и накапливаются в слое агрессивные примеси из окружающей среды, в том числе и вода.

¦Для удаления продуктов коррозии применяются различные способы подготовки поверхности под окраску. Наиболее эффективными способами являются пескоструйный и дробеструйный способы очистки. Ho в тех случаях, когда невозможно применять эффективные способы очистки поверхности, подготовку поверхности проводят без удаления продуктов коррозии, которая сводится к нанесению модификаторов ржавчины или специальных грунтовок-преобразователей ржавчины.

Модификаторы ржавчины имеют лишь преобразующую функцию. Обработанную ими поверхность необходимо перед окрашиванием грунтовать традиционными грунтовками [20].

Грунтовки-преобразователи ржавчины одновременно с преобразованием создают на поверхности металла полимерную пленку, служащую грунтовкой под покрывными лакокрасочными материалами, поскольку наряду с преобразующими компонентами содержат в своем составе пленкообразующее вещество.

Грунтовки-преобразователи ржавчины наиболее целесообразно применять для подготовки поверхности под окраску крупногабаритных металлических конструкций, эксплуатирующихся в естественных условиях: мостов, опор линий электропередач, наружной поверхности трубопроводов, различного оборудования гидротехнических сооружений, резервуаров для хранения нефти, металлических конструкций химических и металлургических предприятий, шахтных сооружений метрополитенов.

Большинство преобразователей ржавчины содержит растворы кислого характера, главным образом на основе ортофосфор- ной, щавелевой, или другой оргснической дикарбоновой кислоты, кислых фосфатов, цитратов или других солей. Предполагают, что эти растворы должны взаимодействовать с продуктами коррозии и образовывать с ионами железа труднорастворимые соединения. Растворы на основе фосфорной кислоты могут быть различной концентрации и образовывать как нерастворимые так и растворимые фосфаты. Поэтому вторым компонентом в модификаторах должен быть органический или неорганический комплексообразователь. С этой целью в рецептуры вводятся танниды, двухатомные фенолы, ионы оксалата и цитратов, ка- лийгексацианоферраты (желтая и красная кровяные соли), которые образуют прочные комплексы с ионами железа. В состав

модифицирующих растворов вводятся также ингибиторы коррозии и поверхностно-активные добавки, способствующие быстрому проникновению раствора через толщу слоя ржавчины.

Ниже рассматриваются грунтовки-преобразователи ржавчины и модификаторы ржавчины, выпускаемые отечественной промышленностью.

Грунтовк а-п реобразователь ржавчины ЭВА- ГИСИ на основе поливинилацетатной дисперсии, ортофос- форной кислоты, желтой и красной кровяной соли, ОП-7, этил- силиката. Представляет собой двухупаковочную систему, состоящую из основы и 70%-ного раствора ортофосфорной кислоты. На 100 масс. ч. основы берут 5—7 масс. ч. кислоты.

Г р у н т о в к а-п.р еобразователь              ржавчины

Э В A-Ol 12 на основе поливинилацетатной дисперсии, коррозионно-стойких, пигментов, ортофосфорной кислоты. Представляет собой двухупаковочную систему, состоящую из основы и 85%-ной ортофосфорной кислоты. На 100 масс. ч. основы берут 3 масс. ч. кислоты.

Грунтовк а-п реобразователь              ржавчины

ВА-013 Ж T представляет собой двухупаковочную систему, состоящую из основы и 70%-ного раствора ортофосфорной кислоты.

Г рунтовк а-п реобразователь              ржавчины

M С-0152 на основе сополимера стирола с малеиновой кислотой, который образуется при гидролизе сополимера стирола с ма- леиновым ангидридом (стиромаль) в кислой среде в присутствии воды, вводимой в состав грунтовки. Однокомпонентная система. Полимер отличается химической активностью к продуктам коррозии (содержит карбоксильные группы) и хорошо впитывается ржавчиной [72].

Грунтовк а-п реобразователь              ржавчины

ЭП-0180 представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из основы грунтовки и отвердителя № I, смешиваемых за 30 мин до применения в следующем соотношении:              на

100 масс. ч. основы—-7,5 масс. ч. отвердителя № I. Жизнеспособность грунтовки с отвердителем — не менее 8 ч. После введения отвердителя грунтовку разбавляют до рабочей вязкости растворителем (ксилол : ацетон : целлозольв=40 : 30 : 30) и фильтруют. Допускается использовать растворители 646 и Р-4.

Грунтовка ЭП-0180 хорошо сочетается с обычными химически стойкими материалами на винилхлоридной и эпоксидной основе. Эпоксидные покрывные эмали наносят через 24 ч после нанесения грунтовки. Для обеспечения надежной защиты в кислых средах винилхлоридные материалы наносят по непод- сушеннОму слою ЭП-0180 (через 6—10 ч после ее нанесения).

Длительные ускоренные испытания в кислых средах показали [73], что состояние покрытий на основе винилхлоридных полимеров в сочетании с грунтовкой-преобразователем ржавчины ЭП 0180 оставалось без изменений в течение 100—110 сут; в то же время в сочетании с грунтовками-преобразователями ржавчины ЭВА-0112 и МС-0152 покрытия начинали разрушаться через 20—80 сут. Подобные результаты получены и при использовании эпоксидных эмалей ЭП-773.

Результаты трехлетних натурных испытаний химически стойких систем покрытий хорошо согласуются с данными ускоренных испытаний и свидетельствуют о том, что грунтовка ЭП-0180 значительно превосходит по защитным свойствам лучшие выпускаемые промышленностью грунтовки-преобразователи ржавчины ЭВА-0112 и МС-0152 и может успешно применяться на предприятиях химических и смежных отраслей промышленности для защиты прокорродировавших металлоконструкций и оборудования от воздействия сред кислого и основного характера, а также в специфических условиях с повышенной влажностью.

Г рунтовк а-п реобразователь              ржавчины

Э-КЧ-0184 представляет собой однокомпонентную систему, поставляется в готовом к употреблению виде. Гарантийный срок хранения 6 месяцев.

Грунтовк а-п реобразователь              ржавчины

82-43-81 представляет собой однокомпонентную систему, поставляется в готовом к употреблению виде.

Лигниновый преобразователь ржавчины П P Л-с х изготовляется из отходов гидролизно-дрожжевого производства. Поставляется в виде однокомпонентной системы. Представляет собой маслянистую массу темно-коричневого цвета, хорошо удерживающуюся на вертикальных и потолочных поверхностях. Предназначен для подготовки под окрашивание прокорродировавших стальных и чугунных поверхностей животноводческих ферм Нетоксичен и негорюч. Пригоден для обработки поверхностей, покрытых плотным слоем ржавчины толщиной до 150 мкм. Гарантийный срок хранения 24 месяца при температуре —5 0C.

Порошковый преобразователь ржавчины лигниновый ПП P-I представляет собой мелкодисперсный порошок коричневого цвета, который добавляют в лакокрасочный материал, играющий роль грунтовки. Вводят порошок ППР-1 в количестве 5—10% от массы защитного лакокрасочного материала и тщательно перемешивают. Необходимую вязкость поддерживают путем добавления растворителя, предназначенного для лакокрасочного материала выбранного типа. Допускается преобразователь ржавчины ППР-1 смешивать с расчетным количеством растворителя и образовавшуюся дисперсию добавлять в лакокрасочный материал.

Тщательно перемешанный состав, содержащий ППР-1, наносят теми же способами, которые предназначены для нанесения данного лакокрасочного материала. He рекомендуется вводить этот преобразователь в материалы, содержащие оксиды железа, хрома, алюминия и других металлов, так как частично теряется преобразующий эффект преобразователя. Более полно проявляется преобразующее качество ППР-1 при введении его в пленкообразователи.

Консервант-модификатор ржавчины П-1ТФ представляет собой однокомпонентную систему. Поставляется в готовом для применения виде. Хранят и транспортируют П-1ТФ в кислотостойкой закрытой таре. Гарантийный срок хранения 24 месяца.

Наносить масляные и алкидные лакокрасочные материалы на поверхности, обработанные составом П-1ТФ, не рекомендуется из-за медленного их отверждения.

Ингибированный модификатор ржавчины № 4 4 4 представляет собой состав на основе ортофосфорной кислоты, оксида цинка, танина, буры. Система однокомпонентная.

Кислотный модификатор ржавчины №3 на основе 40%-ной ортофосфорной кислоты и цинковой пыли, взятых в соотношении 9:1..

Области применения преобразователей ржавчины представлены в табл. 8.8.

Обработке модификаторами ржавчины могут подвергаться продукты коррозии, плотно сцепленные с поверхностью металла. Непременным условием обработки является отсутствие жировых и других загрязнений. Допустимая для модификации толщина слоя продуктов коррозии, как правило, составляет не более 100 мкм. При ремонте ранее окрашенных конструкций и изделий модификаторы ржавчины наносят на поврежденные участки после механического удаления отслаивающихся пленок лакокрасочного покрытия и продуктов коррозии.

• Эффективность применения модификаторов ржавчины в значительной степени определяется правильным выбором покрывной лакокрасочной системы и соблюдением технологии нанесения лакокрасочных материалов.

Системы лакокрасочных покрытий в сочетании с модификаторами ржавчины, рекомендуемые для применения, приведены в специальных рекомендациях [74]. Сроки службы комплексных систем покрытий с модификаторами ржавчины установлены главным образом при эксплуатации в реальных условиях.

Следует отметить, что срок службы лакокрасочных покрытий, нанесенных на поверхность, обработанную модификаторами ржавчины, ниже, чем нанесенных на поверхность, обработанную дробеструйным (дробеметным), пескоструйным или химическим методами очистки.

Ниже приведены ориентировочные коэффициенты повышения сроков службы систем покрытий, нанесенных на обработанную

поверхность, по сравнению с тем же показателем при нанесении непосредственно по ржавой поверхности:

Окраска по ржавой поверхности              1,0

Очистка ручным способом              1,2—1,5

Обработка модификаторами ржавчины              1,5-3,0

Дробеструйная и пескоструйная очистка              3,5—4,0

Следовательно, модификаторы ржавчины целесообразно использовать только в тех случаях, когда современные технические методы и средства удаления ржавчины неприменимы.

За рубежом выпускаются грунтовки, наносимые на ржавую поверхность i[75—79]. Действие этих грунтовок заключается либо в образовании защитных слоев, либо в растворении ржавчины.