Статья по химическим технологиям на тему Исследование свойств полимерных покрытий для металлоконструкций

Полимерные покрытия — это давно существующая категория защитных покрытий для металлов и сплавов в отношении ингибирования коррозии. Полимерные пленки могут разрушаться, и при нанесении на металлические подложки деградация способствует проникновению влаги и кислорода, что снижает адгезию полимерной пленки к металлической подложке и подвергает подложку экстремальным условиям, способным вызвать коррозию. По этой причине в составы полимерных покрытий добавляют пигменты, ингибиторы и другие совместимые смеси для улучшения адгезии и защиты. Чтобы предотвратить возможное ухудшение полимерных покрытий с добавлением ингибиторов, ингибиторы инкапсулируются с помощью различных методов, чтобы избежать утечки и обеспечить контролируемое высвобождение в ответ на триггер коррозии.
В зависимости от того, какие конкретные технические и эксплуатационные характеристики хотят придать защитному покрытию, в качестве полимерной основы используют различные реакционноспособные олигомеры и сополимеры. С целью повышения физико-механических показателей покрытий часто применяют основной полимер совместно с алкосиланами и полиорганосилоксанами.
Анализ основных свойств и, особенно - технологии нанесения известных защитных покрытий показывает, что такие материалы не всегда могут быть использованы для проведения изоляционных и ремонтных работ в нестационарных условиях.
В настоящее время проблема совершенствования основных направлений внедрения новых материалов и ресурсосберегающих технологий является актуальной, особенно при производстве изоляционных и ремонтных работ.

Материал и методы исследования

Теоретические методы исследования: сравнение, классификация, анализ, синтез. обработка полученных результатов.
В ходе анализа имеющихся методов лабораторных испытаний были выявлены следующие методы, позволяющие качественно определить степень коррозионного поражения оборудования.
В исследовании оцениваются многочисленные тактики с точки зрения их эффективности в повышении коррозионной стойкости металлов, включая такие подходы, как многослойное покрытие, использование нанокомпозитных покрытий, сшивание различных полимерных материалов и интеграция пигментов. Это исследование выделяется своим обширным обзором самых последних прорывов в этом секторе и того, как различные полимерные покрытия используются для предотвращения коррозии.
Результаты рассмотренных работ показывают, что покрытия на основе полимеров обеспечивают барьерную защиту от проникновения коррозионных веществ и дают возможность добавить несколько функций к покрытиям, еще больше усиливая их антикоррозионные свойства. Так же рассматриваются методы испытания полимерных покрытий. Помимо эффективности, в этой статье также приводятся некоторые незначительные практические ограничения и проблемы, возникающие во время нанесения полимерных покрытий, и методы устранения этих ограничений.

Результаты исследования и их обсуждение

В природных средах, таких как пресная вода, морская вода, атмосфера и почва, восстановление кислорода является основной катодной реакцией, которая происходит. Этот процесс устанавливает электрическую цепь, предотвращая накопление зарядов. На аноде электроны высвобождаются и перемещаются через металл к катоду, где они используются катодным процессом. Ионопроводящая жидкость должна коснуться металла и замкнуть электрохимическую цепь, чтобы этот процесс работал.
«Влажная коррозия требует присутствия всех трех компонентов. Обычно ионы Mn+ движутся к ионам OH–, что приводит к образованию гидроксида металла, осаждаемого на поверхности металла. Медь и железо подвергаются аналогичному процессу коррозии, когда вода служит электролитом, а растворенный кислород присутствует. Одним из наиболее распространенных методов предотвращения коррозии на металлических поверхностях является нанесение защитного покрытия. Защитное покрытие может включать покраску, порошковое покрытие, гальванопокрытие или нанесение покрытия из антикоррозионного материала, а именно цинка (гальванизация) или алюминия» [8]. Покрытие представляет собой ощутимый барьер, отделяющий металл от коррозионных элементов. Создание экрана между поверхностью металла и его средой эффективно блокирует прямое взаимодействие коррозионных веществ, таких как влага, кислород и химикаты, с металлом. Покрытия являются эффективным методом защиты, поскольку они предотвращают электрохимические процессы, вызывающие коррозию, создавая барьер. Полимерные покрытия обычно используются для защиты металлов от износа из-за их эффективности, адаптивности и долговечности. Выбор определенного полимерного покрытия зависит от области применения, климатических условий и потребности в металлической подложке. Различные полимерные покрытия, такие как акриловые покрытия, эпоксидные покрытия, полиуретан, полипропилен, полиамид и т. д., успешно наносились на различные металлы и их сплавы. Существуют различные способы использования этих покрытий на металлах, каждый из которых имеет преимущества и совместимость в зависимости от типа покрытия, области применения и желаемой отделки. Стандартными методами нанесения этих покрытий являются распыление, погружение, прокатка и электрохимическое осаждение.
«Покрытия, предназначенные для защиты металлов от суровых условий, должны образовывать прочные физические барьеры для предотвращения повреждений от агрессивных веществ. Полимерные покрытия известны своей способностью защищать как черные, так и цветные металлы. Эти полимеры представляют собой большие молекулы, которые могут покрывать большую площадь незащищенной поверхности. Они обеспечивают превосходное покрытие в различных средах, включая кислотные, основные и нейтральные условия» [9]. Выдающиеся пленкообразующие и адгезионные характеристики полимеров делают их чрезвычайно эффективной защитой от коррозии металлических поверхностей
Покрытия, предназначенные для защиты металла от агрессивных сред, должны в первую очередь обеспечивать физические барьеры, достаточно эффективные для предотвращения разрушения открытых поверхностей при контакте с агрессивными веществами. Однако защитные покрытия сталкиваются со сложными разрушительными факторами. Они варьируются от механического воздействия до физико-химического воздействия и микробиологического воздействия во время эксплуатации. Известно, что полимерные покрытия защищают подложки и поверхности, как железные, так и цветные. Эти полимеры представляют собой макромолекулы, обычно с высокой молекулярной массой, способные покрывать большую площадь открытой поверхности. Полимеры обеспечивают существенное покрытие в различных средах, таких как кислотные, основные и нейтральные среды. Отличные пленкообразующие свойства полимеров и их адгезионные свойства в значительной степени поддерживают использование полимеров для защиты металлических подложек от коррозии. Гибкость полимеров также позволяет смешивать их с другими соединениями и добавками для улучшения эффекта герметизации пор, ограничения проникновения разрушающих веществ и подавления деградируемости образующейся полимерной пленки. При изготовлении полимерных покрытий можно использовать широкий спектр добавок, включая металлоорганические каркасы (МОК), оксид графена (ГО) и оксиды железа, кремния, титана и т. д.