Грунтовки-модификаторы ржавчины

ЛКМ образуют высококачественные антикоррозионные покрытия (Пк) при нанесении на тщательно подготовленные поверхности. В случае невозможности применения эффективных методов очистки в промышленности используют грунтовки—преобразователи ржавчины [ 1; 2, с.87].

В табл. 1 приведена оценка долговечности Пк в зависимости от способа подготовки поверхности [3]. Заржавленные поверхности можно окрашивать следующими способами:

• пенетрирование (пропитка) с применением пропиточных составов;
• использование стабилизаторов ржавчины;
• применение преобразователей ржавчины.

В качестве пленкообразователей, обладающих высокой пропитывающей способностью, используются натуральная олифа, жирные алкидные, силиконоалкидные, фенольные смолы и др. [4]. За счет пропитки ржавчины при применении пенетрирующих грунтовок повышаются механическая прочность и адгезия оксидов железа к подложке, одновременно снижается проницаемость продуктов коррозии, выполняющих в этом случае роль пигментов.

Для улучшения пенетрирующих свойств указанных материалов вводят спирты, способствующие впитыванию воды, адсорбированной продуктами коррозии, а также катионные поверхностно-активные вещества (ПАВ) [4]. На практике пропиточные материалы, как правило, содержат противокоррозионные пигменты и различные добавки, нейтрализующие вредные примеси в ржавчине, такие, как ионы сульфатов и хлоридов (промышленные загрязнения), образующие с продуктами коррозии легко гидролизующиеся соли. Так, ионы S0₄^2'' можно необратимо связывать бензидином, гидроксидом или оксидом бария, а также с помощью ионообменных смол, содержащих ионы Ва²⁺. Известны грунтовки, содержащие в качестве пигмента ионообменные смолы с ионами Ва²⁺, Ag⁺, которые взаимодействуют с ионами S0₄^2_, С1_- [4].

Стабилизаторы ржавчины превращают продукты коррозии в магнетит — Fe₂0₄. При этом они должны одинаково действовать на ржавчину различного возраста, разрушать пероксидные соединения, образующиеся при ржавлении, переводить легкорастворимые сульфаты железа в труднорастворимые соли и образовывать на поверхности металла пассивирующие пленки [5].

Наиболее распространено применение преобразователей ржавчины, в частности водно-дисперсионных грунтовок, сочетающих достоинство всех трех способов преобразования ржавчины, т.е. они хорошо пропитывают оксиды, стабилизируют их, превращая з соли соответствующих кислот и частично в магнетит.

Наиболее широко в качестве преобразователей применяют ортофосфорную кислоту [6], так как фосфаты обладают хорошим пассивирующим действием, а сама кислота достаточно доступна и недорога. Известны грунтовки-преобразователи, содержащие в качестве преобразующего агента фосфорную кислоту, разработанные на основе водной дисперсии поливинилацетата, например ВД-ВА-0112, ВД-ВА-01 ГИСИ [6].

Известно, что ортофосфорная кислота хорошо связывает оксид и гидроксид двухвалентного железа, в основном с образованием первичных водорастворимых фосфатов [6]. При проникновении воды в пленку и под нее первичные фосфаты железа растворяются и образуют раствор электролита, способствующий развитию коррозии.

Для предотвращения этого эффекта в грунтовки — преобразователи ржавчины вводят желтую и красную кровяные соли [7]. Желтая кровяная соль — ферроцианид калия K₄Fe(CN)₆ — реагирует с кислыми фосфатами, превращая их в менее растворимое соединение — берлинскую лазурь Fe₄[Fe(CN)₆]₃. Это, однако, не решает проблемы перевода водорастворимых первичных фосфатов в нерастворимые в воде соединения и, более того, приводит к образованию нового водорастворимого продукта — монозамещенного фосфата калия (КН₂Р0₄), способствующего коррозионным процессам.

Метод подготовки	Срок службы, лет
Абразивоструйная очистка (пескоструйная или дробеструйная)	8
Термоабразивная очистка	7
Химическая - удаление ржавчины (травление)	6
Очистка механизированным инструментом	5,5
Ручная очистка от ржавчины	4
Применение преобразователя ржавчины	1,5

Ортофосфорная кислота плохо смачивает продукты коррозии, вследствие чего затрудняется ее проникновение в глубину слоя ржавчины и преобразование продуктов коррозии. Для устранения этого недостатка в составы-преобразователи вводят ПАВ неионогенного типа [8], способствующие удалению жировых загрязнений с поверхности и улучшающие пенетрационные качества грунтовок. Но это приводит к снижению водостойкости и других защитных свойств грунтовочных Пк.

Для связывания избыточной ортофосфорной кислоты используются полиэлектролитные латексы, к числу которых относятся пиридинсодержащие сополимеры [9]. Так, на основе сополимера ДМВА-ЮХ разработана грунтовка — преобразователь ржавчины ФПР-2 [6].

В качестве добавок, предотвращающих вторичную коррозию, пременяют вещества, способные образовывать комплексные соединения с участием подложки и продуктов коррозии, так называемые хелаты. Наиболее распространенным из них является танин — экстракт древесины (ива, ель, дуб) — и его синтетические аналоги — пирокатехин, синтаны. На основе латекса СКС-65 разработана грунтовка, по свойствам не уступающая ГФ-021 [6].

Наиболее интересным классом хелат-ных соединений являются фосфорорганические комплексоны, например оксиэтилидендифосфоновая (ОЭДФ) и нитрилотриметилфосфоновая (НТФ) кислоты и др. Характеристика этих веществ приведена в табл. 2 [10—14].

С использованием указанных комплексо-нов разработаны водно-дисперсионные грунтовки ВД-КЧ-0184 (бывшая Э-КЧ-0184) и Уникор[13,14].

Вещество	Внешний вид	Массовая доля основного вещества в высушенном продукте %, не менее
Нитрилотриметилфосфоновая кислота термостойкая ТУ 6-09-5283-86 с изм. 1 -4	Бесцветный или - слегка зеленоватый кристаллический порошок	97
Кислота 1-оксиэтилидендифосфоновая техническая ТУ 6-02-1215-81 с изм.1-3	Паста белого цвета - с сероватым или розоватым оттенком	95
1-гидроксиэтилидендифосфосфоновая кислота ТУ 6-09-5372-87	Порошок белого цвета с сероватым оттенком	97

Из числа органорастворимых наиболее широко известна грунтовка ЭП-0199, выпускаемая различными отечественными производителями.

В последние годы нашла применение новая грунтовка ХС-0320 (ТУ 2313-185-05034239-2002), которая выпускается НПФ «Пигмент». Грунтовка наносится по ржавчине с остатками плотно держащегося слоя толщиной до 100 мкм.

Из большого ассортимента составов преобразователей ржавчины, в настоящее время выпускаемых отечественной промышленностью, следует отметить Hotex-K (ТУ 21-01-43443334—96), который можно наносить на сварные швы.

На основе комплексонов ОЭДФ и НТФ разработана смывка АС-34 для Для удаления продуктов коррозии возможно применение состава на основе фосфорилированного полиакрилата, разработанного НПФ «Пигмент» [16] и представляющего собой продукт взаимодействия полиакрилонитрила и фосфористой кислоты предположительно следующего строения:

Обработка поверхности черных металлов или алюминия модифицированным составом обеспечивает высокое адгезионное взаимодействие покрывных слоев ЛКМ к подложке за счет наличия в материале адгезионно-активных функциональных групп. Использование состава, содержащего фосфорилированный полиакрилонитрил, позволило отказаться от применения грунтовки ХС-0115 при окраске алюминиевых цистерн для хранения питьевой воды эмалью ХС-769П [16].

удаления старых лакокрасочных Пк и одновременного преобразования ржавчины на поверхности металла [15].