Файл: Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 43

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

части полимеров и, таким образом, в пленке и под ней

 

образуются растворы этих веществ.

 

 

 

 

 

 

Теперь становится ясным, почему лакокрасочное по­

 

крытие на днище гидросамолета, успешно эксплуатиро­

 

вавшегося в морских условиях, при перебазировании на

 

пресноводное озеро покрылось пузырями.

 

 

 

 

Так как вода проникает, а растворенные вещества

 

почти не проникают сквозь пленку, то в пленке н под

 

ней создается избыточное давление (осмотическое), пре­

 

вышающее

атмосферное в

несколько

раз.

Это

приводит

 

к тому, что в пленке образуются пузыри. Если же осмо­

 

тическое давление превышает силы адгезии, то пленка

 

отрывается от окрашенной поверхности.

пленку

будет

 

Скорость

перемещения

влаги

через

 

прямо пропорциональна разности

концентраций

раство­

 

ра по обеим сторонам пленки. Процесс перемещения вла­

 

ги через пленку прекратится, когда градиент концентра­

 

ции станет равным нулю.

 

 

 

 

 

 

 

Проверим, какова скорость перемещения влаги через

 

пленкп, полученные из акрилового сополимера и перхлор-

 

впнпловой смолы. Для этого в специальную ячейку по­

 

местим пленку из акрилового сополимера

н

с

одной

 

стороны пленкп нальем дистиллированную воду, а с дру­

 

гой раствор хлорида натрия (рис. 10). Поскольку моле­

 

кулы воды в десятки раз быстрее проходят через пленку

 

полимера, чем ноны Naf и С1~, вода будет интенсивно

 

проникать сквозь пленку в сторону, где находится рас­

 

твор хлорида натрпя, до момента, когда концентрации

 

растворов по обеим сторонам пленки

выравняются.

 

Из этого опыта можно сделать вывод, что перемеще­

 

ние влаги через полимерные пленки при наличии раз­

 

ности концентраций растворов действительно

 

связано

64

с явлением осмоса.

 

 

 

 

 

 

При увеличении разности концентраций растворов ско-


не была хорошо перемешана. На дно бидона осел пиг­ мент и при нанесении грунтовки, взятой со дна, получи­ лось покрытие низкого качества.

Необходимость тщательного размешивания пигмента иллюстрируется следующим примером. Возьмем из бидо­ на (рис. 1 2 , стр. 67) три пробы грунтовки: одну из верхней части бидона, вторую - сс дна, затем тщательно размеша­ ем материал и возьмем третью пробу. Отобранными про­ бами грунтовки окрасим стальные пластинки и проверим набухаемость покрытий в воде. Покрытие, полученное на­ несением второй пробы, набухало в воде в 15 раз больше, чем покрытие, полученное нанесением третьей пробы. На­ бухаемость пленки, полученной из первой пробы, была ми­ нимальной, но укрывистость такой грунтовки недоста­ точна из-за малого содержания пигмента.

Или еще пример. На покрытии кузова автофургона во влажную погоду появились пузыри. Они были расположе­ ны по сварному шву, выполненному газопламенным спо­ собом. На остальной поверхности покрытие оставалось без изменений. Выяснилось, что стальные листы были профосфатированы, затем их сварили, а сварной шов зачистили абразивом. Таким образом, на участке сварного шва фос­ фатной пленки не было, и вот именно на этих местах под лакокрасочным покрытием образовались пузыри.

Уже указывалось, что силы осмотического давления стремятся оторвать лакокрасочную пленку от окрашен­ ной поверхности. Измерить давление электролита под пленкой трудно, поэтому попытаемся определить связь между адгезией и разрушением покрытия при увлажне­ нии косвенным путем.

Возьмем стальную пластинку, одна половина которой 68 профосфатирована, другая нет. Окрасим пластинку алкид-

фосфатной пленки. На участке с фосфатной пленкой нару­ шений нет, так как Рад больше Р0с, т. е. силы адгезии, прикрепляющие покрытие к поверхности фосфатной плен­ ки, достаточно велики, чтобы бороться с осмотическим давлением.

Вследствие того что адгезия играет решающую роль в борьбе с образованием пузырей, перед нанесением лакокрасочного материала, как уже указывалось, необхо­ димо тщательно обезжиривать поверхность, создавать микронеровности (шероховатости) на поверхности оксид­ ных, фосфатных и прочих пористых пленок, а также на поверхности металла.

ке,

Пигмент содержится в любой эмали, краске, грунтов­

шпатлевке. Он заметно влияет на свойства пленки,

в

частности, на ее влагопроницаемость. Существует

оптимальная концентрация каждого пигмента в пленко­ образующем, при которой обеспечиваются наилучшие свойства лакокрасочной пленки.

При введении в глифталевый лак железного сурика в малых количествах влагопроницаемость снижается, при дальнейшем увеличении содержания пигмента она уве­ личивается. Алюминиевая пудра, добавленная даже в значительных количествах, способствует уменьшению влагопроницаемости.

Рассмотрим структуру пигментированной пленки. Частицы пигмента занимают определенный объем в. теле пленки, соответственно объем пленкообразующего в теле пленки уменьшается, а так как через частицы пигмента вода не проникает, соответственно влагопроницаемость

снижается. Казалось

бы, чем больше пигмента ввести

в состав

лакокрасочного материала, тем менее влагопро­

ницаемо

будет покрытие. Однако это не так. Наступает

момент,

когда пленкообразующего не хватает для сма­

70 чивания

поверхности

всех частип пигмента в хпетччтлдапя


на границе пигмент — пленкообразующее образуются поры, через которые молекулы воды легко проникают

внутрь пленки.

Форма частиц пигмента существенно влияет на влагопроницаемость. Частицы алюминиевой пудры, которые имеют форму мелких чешуек, располагаясь в основном параллельно окрашенной поверхности в пленке лака, препятствуют диффузии влаги. Так, при добавлении в лак 10—15% алюминиевой пудры влагопроницаемость пленки снижается в 1,5—2 раза. Гигроскопичные пиг­ менты, такие, как охра, хроматы цинка и стронция, спо­ собствуют поглощению влаги; при этом лакокрасочное покрытие увеличивается в объеме, нарушается его моно­ литность, появляются «трещины» и, следовательно, облегчается диффузия влаги.

Итак, правильный выбор вида пигмента и его содер­ жание в лакокрасочном материале очень важны для получения покрытия с хорошими защитными свойствами.


 

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ

Глава

ПОКРЫТИЯ

 

УКРОЩАЮТ

 

КОРРОЗИЮ

Коррозия металлов приносит

много неприятностей,

так как ухудшается внешний вид

изделий, снижается

прочность конструкций и происходит физическое уничто­ жение металла как такового.

Мировая добыча стали ежегодно составляет миллио­ ны тонн, из них в результате коррозии теряется около 10%. И это несмотря на многочисленные способы защиты от коррозии: применение гальванических покрытий, инги­ биторов коррозии для защиты металлов в агрессивных жидкостях, различных защитных смазок, металлизации, электрохимической катодной защиты и, наконец, лако­ красочных покрытий.

На долю лакокрасочных покрытий падает главная ответственность за защиту от коррозии, так как ими защи­ щают более 80% поверхностей всех металлических изде­ лий, начиная от детских игрушек и кончая огромными морскими кораблями. Если бы поверхность металлов перестали защищать от коррозии, цивилизация пришла бы в упадок, так как интенсивность коррозионных про­ цессов опережала бы производство металлов.

В коксохимической промышленности башни тушения без защитных покрытий быстро корродируют: стальные 72 со скоростью 0,48 мм/год, чугунные 0,22 мм/год. Если

не применять защитного покрытия, обшивка толщиной 5 мм потеряет необходимую прочность через несколько

лет.

В производстве сажи отходящие газы, содержащие Я25, SO2, SO3, CS2, СО2 и СО, при относительной влажности около 45% и температуре 280° С интенсивно разрушают стальные выхлопные трубы, бункеры и другие сооружения.

Газ, который приходит к Вам. в квартиру по трубам из далекой Тюмени, хотя его и очищают от сернистых соеди­ нений, все же обладает высокой коррозионной активностью и разрушает стенки труб и газгольдеров, в которых он хранится.

Даже в цехах, в которых производят пищевые продук­ ты — мороженое, пиво, вино, сахар, дрожжи, фруктовые соки и др., стальные чаны, трубопроводы, насосы и фильт­ ры подвергаются коррозионному воздействию агрессивных веществ.

Издавна было известно, что лакокрасочные материа­ лы могут служить защитой от коррозии. Еще Плиний старший (23—79 гг. н. эры) описывал применение биту­ ма, свинцовых белил и гипса для защиты шляпок гвоздей. С тех пор прошло около двух тысяч лет, и лакокрасоч­ ные покрытия заняли доминирующее положение в за­ щите металлов от коррозии. Но без знания хотя бы основ теории коррозии невозможно правильно разработать ре­ цептуру лакокрасочного материала и создать систему антикоррозионного покрытия.

Различают химическую и электрохимическую корро­ зию. Химическая коррозия происходит в результате чис­ то химического взаимодействия внешней среды с матери­ алом. Типичный случай химической коррозии — окисле­ ние металла при нагревании, например, при горячей штамповке, ковке, термической обработке металла и т. п.


Коррозия другого типа протекает только в электролити­ чески проводящей среде, проще говоря, в водных раство­ рах солей, кислот, щелочей. Процесс в этом случае про­ исходит вследствие наличия на поверхности металла раз­ ных по электрохимической активности участков — анод­ ных и катодных. Когда на поверхности металла образу­ ется пленка раствора — электролита, например, в резуль­ тате конденсации тумана или погружения изделия в воду, между этими участками возникает электрический ток.

Существует несколько теорий, объясняющих сущность коррозии металлов в водных средах. Общепризнанной является электрохимическая теория, согласно которой коррозионный процесс разделяется на два самостоятель­ но и одновременно протекающих на поверхности метал­

ла процесса

(рис. 14):

 

металла

в

раствор

 

а) анодный

процесс — переход

в виде гидратированных ионов;

 

электронов

на като­

де

б) катодный

процесс — разрядка

(деполяризация)

и образование

атомного

водорода

или гидроокиси металла.

 

 

 

 

в

При коррозии с

кислородной деполяризацией стали

нейтральной

среде

на анодных

участках

в

раствор

переходят

гидратированные

двухзарядные

 

катионы

железа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe — 2е— -

Fe2+

 

 

 

На катодных участках происходит восстановление рас­ творенного в электролите кислорода с образованием гидр­ оксил-ионов

74

V20 2 + 2е“ + Н20 - 20НП