авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Антикоррозионные покрытия с минеральными наполнителями для защиты металлоконструкций от коррозии

-- [ Страница 2 ] --

Методом математического моделирования и поиска оптимального состава антикоррозионного покрытия установлено, что наиболее значимыми исходными данными являются следующие входные параметры: Х1 – количество эпоксидной смолы, включая отвердитель 10% от массы смолы; Х2 – количество пластификатора; Х3 – количество наполнителя.

Исследования взаимного влияния этих компонентов на прочность покрытия, ее толщину и огнестойкость были решены с использованием специально разработанной программы (системы Mathcard-14). Анализ показал следующие качественные зависимости и закономерности: с ростом расхода эпоксидной смолы, огнестойкость покрытия, толщина и прочность – убывают. Установлено, что с ростом расхода пластификатора повышается эластичность покрытия. При этом огнестойкость, толщина покрытия и прочность – снижаются. С ростом количества наполнителя повышается толщина покрытия и его огнестойкость. Однако прочность растет до определенного предела, соответствующего расходу наполнителя 150-160 мас. частей.

Выявлено, что наибольшая прочность, равная примерно 48 МПа получается при значении Х1 = 94,97, Х2 = 4,91 и Х3 = 160,23 а худшие значения прочностей, равные 42-43 МПа получаются при расходе смолы и пластификатора выше оптимальных значений и наполнителя ниже 135 мас. частей. Однако достигнутая прочность 42-43 МПа не может служить препятствием для его применения, так как она достаточно высокая.

На основании математического моделирования оптимального состава покрытия и с учетом аналитических данных по прочности, толщине покрытия и его огнестойкости получен следующий оптимальный состав антикоррозионного покрытия: расход эпоксидной смолы, включая 10 мас. частей отвердителя – 83,18; расход пластификатора – 3,67; расход наполнителя –160,18.

При таком составе расчетное значение прочности покрытия составит 45,8 МПа, а толщина покрытия 1,14 мм. Эти результаты хорошо согласуются с проведенными экспериментальными исследованиями, и могут быть рекомендованы в качестве оптимального состава антикоррозионного покрытия металлических изделий и конструкций.

4 Изучение структуры покрытия и ее изменения при эксплуатации

Дериватографичекий анализ получил широкое применение при изучении полимеров, и является весьма перспективным методом, с помощью которого может быть решен чрезвычайно широкий круг теоретических и практических задач.

Проведенное нами исследование позволило изучить основные температурные характеристики связующего, а также влияние оксидов железа, содержащихся в керамзитовой пыли и введенных в полимерную композицию, на химическую стабильность материалов покрытий.

В связи с тем, что формирование покрытий происходит при обычной температуре, а процесс плавления полимера начинается примерно при температуре 350-360оС, практический интерес для нас представляет взаимодействие связующего, с оксидами железа, образующимися на поверхности стального образца.

С этой целью нами была приготовлена полимерная композиция, включающая добавки керамзитовой пыли, где содержатся оксиды железа и гидрослюды.

На рисунке 4 представлены дериватограммы антикоррозионного покрытия, модифицированного керамзитовой пылью -1 и смолой без добавок - 2.

1 – с керамзитовой пылью; 2 – смола без добавок

Рисунок 4 Дериватограммы антикоррозионного покрытия, отвержденного при температуре 260°C в течение 2 ч

На кривых (рисунок 4) видно, что при введении в композиции оксидов железа, химическая стабильность антикоррозионного покрытия повышается. Кривая ДТА-1 в интервале температур до 470°C идет выше кривой ДТА-2. Это говорит о большом значении энтропии системы с добавками керамзитовой пыли. Несмотря на то, что термоэффекты, связанные с кристаллизацией при 80-90°C выражены слабо, можно заметить некоторое увеличение температуры кристаллизации на кривой ДТА-1. Кроме этого, на кривой ДТА-1 заметно уменьшается эндоэффект при 250°C, а максимум его сдвигается в сторону больших температур, и приходится на 270°C. Исчезают эффекты, связанные с термодеструкцией в интервале температур от 410 до 460°C, ярко выраженные на кривых ДТА-2 и ДТГ-2. На кривой ТГ-1 потерям массы в 1,2% соответствует температура 460°C, а при температуре 410°C потери массы значительно меньше. Максимум эффекта, связанного с термодеструкцией исследуемой композиции на кривой ДТГ-1, приходится на температуру 470°C, а многочисленные эффекты на кривой ДТГ-2, связанные с термодеструкцией, в интервале температур от 410 до 500°C на кривой ДТГ-1 исчезают. Следовательно, можно считать возможным нагрев металлического изделия с антикоррозионным покрытием до температуры 450°C без опасения повреждения покрытия.

Дериватограммы образцов материалов покрытий после 2-х, 3-х, 4-х лет выдержки в парах серной кислоты идентичны кривым 1 (рисунок 4), что указывает на стабильность структуры материала.

Параллельно с дериватографическими проводили рентгенографические исследования. Для изучения процессов формирования надмолекулярных структур при нагревании антикоррозионного покрытия, наполненного керамзитовой пылью (оксидами железа), нами были проведены рентгенографические исследования покрытий, до и после термообработки, с добавками керамзитовой пыли и без добавок в чистом виде.

Рентгенодифрактограмма антикоррозионных покрытий без добавок (рисунок 5) до термообработки дает дифракционную картину хорошей разрешимости, характерную для аморфно-кристаллического полимера.

При термообработке этих покрытий в течение 15 мин при температуре 400°C, происходит некоторая упорядоченность кристаллической структуры, что хорошо видно по увеличению разрешимости рефлексов (особенно с d=0,190-0,199 нм и d=0,270-0,281 нм) и увеличению высоты пиков. Все это говорит об увеличении содержания кристаллической фазы в пробе. Следует отметить, что при этом не проявляется новых рефлексов, значит, сшивание происходит без какой-либо закономерности.

При добавлении в композицию керамзитовой пыли мы наблюдаем кристаллическую картину двух фаз: покрытия с добавкой керамзитовой пыли и без добавки (рисунки 5, 6).

а)

б)

а) до термообработки; б) после термообработки

Рисунок 5 Дифрактограмма антикоррозионных покрытий без добавки

а)

б)

а) до термообработки; б) после термообработки:

Рисунок 6 Дифрактограмма антикоррозионного покрытия с добавкой

керамзитовой пыли

После термообработки пробы предлагаемого антикоррозионного покрытия с добавкой, мы наблюдаем, появление новых рефлексов с d = 0,335 нм и d = 0,712 нм, идентифицировать которые нам не удалось (рисунок 6).

Однако, резюмируя результаты, полученные совместно с результатами, полученными при дериватографических исследованиях, мы можем говорить о физическом взаимодействии эпоксидной смолы и керамзитовой пыли с оксидами железа. По-видимому, это свидетельствует о переходе части макромолекул в состояние граничного слоя, т.к. на дифрактограмме после термообработки пробы мы наблюдаем ярко выраженную закономерную связь на определенном уровне и эти эффекты хорошей разрешимости. На дифрактограмме до термообработки пробы эти эффекты исчезающе малы.

Дифрактограммы образцов материалов покрытий после 2-х, 3-х и около 4-х лет выдержки в 3-х процентном растворе NaCI не позволили ощутить разницы, что также указывает на стабильность структуры материала, хотя ИК-спектры поглощения при этом имеют некоторые различия.

ИК-спектры поглощения образцов покрытия после 2-х, 3-х и около 4-х лет выдержки в 3-х процентном растворе NaCI приведены на рисунке 7. Их расшифровка показывает, что основные полосы поглощения соответствуют 1,4-дизамещенному бензольному ядру и связи бензольного ядра с серой в области 820 см-1, а также 1,2,4-трехзамещенному бензольному ядру в области 860 см-1.

Рисунок 7 ИК-спектры антикоррозионного покрытия после выдержки в 3-х процентном растворе NaCI в течение: 1 – 2-х, 2 – 3-х, 3 – 4-х лет

В процессе выдержки покрытия в растворе NaCI несколько возрастает интенсивность полос поглощения в области 860 см-1 с одновременным снижением интенсивности полос поглощения в области 820 см-1. Полос поглощения, характерных для деформационных и валентных колебаний сульфоксидных и сульфоновых групп после выдержки антикоррозионного покрытия в 3-х процентном растворе NaCI в течение 4-х лет, не обнаружено. Это указывает на то, что материал имеет преимущественно линейно-разветвленные и частично сшитые структуры, в которых на каждое ароматическое ядро приходится один атом серы, и окисления в эти сроки практически не происходит.

Это также свидетельствует о стабильности структуры полимера, наполненного керамзитовой пылью в процессе нагревания и при работе ее в агрессивном растворе в течение 4-х лет. Химической связи эпоксидной смолы с оксидами железа не обнаружено.

Если учесть, что 3,0% раствор соляной кислоты, особо агрессивен, и покрытие работает в нем, то наше предложенное покрытие и в обычных атмосферных условиях будет работать без изменения структуры.

5 Разработка производственной технологии нанесения покрытий, ее проверка и технико-экономический эффект

Работы по испытанию покрытий и их внедрению были проведены на ТОО «Стройкомбинат», г. Уральск. По предлагаемой технологии были изготовлены опытные образцы антикоррозионных покрытий для защиты металлических изделий и конструкций от коррозии.

Нанесение антикоррозионных полимерных покрытий на металлические изделия осуществляли способом напыления их цементной пушкой, а формирование покрытия на изделиях проходила в естественных условиях до полной полимеризации и отверждения.

Температура металлических изделий в процессе нанесения покрытия была комнатная, т.е. равна температуре в цехе. Время формирования покрытия составляла 18-24 ч.

Сплошность покрытий проверяли после отверждения покрытий на изделиях электроискровым прибором. Данный прибор регистрирует места с поврежденными покрытиями на изделиях за счет пробоя пленки покрытия и проскакивания искры между защищаемой поверхностью и электродом прибора. Нарушений сплошности покрытий не обнаружено.

За базовый объект, т.е. сравниваемый варианты были приняты лакокрасочные покрытия. Эти перекрытия были выбраны с учетом того, что они массово применяются в строительстве, и такие конструкции выпускаются заводами металлоконструкций, и применяются строительными организациями.

Натурные обследования различных металлических конструкций показал, что они поражены слоистой и язвенной коррозии при их эксплуатации в агрессивных средах. Как показали наши эксперименты, предлагаемое антикоррозионное покрытие может успешно работать как при защите металлических конструкций в агрессивных средах, так и при кратковременном, до (1 ч) воздействии на них высокой температуры до 900-950оС. Это еще раз подтверждает верность выбора для сравнений базового лакокрасочного покрытия, используемого до настоящего времени и разработанного нами антикоррозионного покрытия.

Исходные технико-экономические данные, необходимые для расчета эффективности разработанного антикоррозионного полимерного покрытия и технологии его нанесения на металлические конструкции, приведены в таблице 1.

При этом приняты следующие допущения:

- расход преобразователя ржавчины на 1 м2 конструкции взят равным как для базового, так и предлагаемого вариантов;

- не учтены расходы по очистке стальных конструкций, т.к. в соответствии со строительными нормами и правилами по данным они должны быть очищены от ржавчины и загрязнений во всех случаях;

- нормативный срок службы металлических конструкций принята равной как для базового, так и предлагаемого вариантов;

- объем предполагаемого внедрения взят 1500 м2 в соответствии с программой выпуска опытно-промышленной партии, согласованной с ТОО «Стройкомбинат». Расчет экономической эффективности выполнен на 1 м2 защищаемой стальной конструкции.

- расчетная толщина покрытий принята 1,0 мм. Стоимость электроэнергии, расходуемой на пневматическое нанесение защитных покрытий, взята в равной для обоих сравниваемых вариантов. Стоимость эпоксидной смолы и порошка керамзитовой пыли взята в соответствии с указанными ТОО «Стройкомбинат» ценами.

Исходные данные для расчета экономической эффективности приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета экономической эффективности применения антикоррозионных покрытий

Показатель (по данным ТОО «Стройкомбинат») Единица измерения Разновидность технологии
базовая предла-гаемая
Объем внедрения м2 1500 1500
Показатели на 1 м2 защищаемой металлоконструкции
Себестоимость нанесения покрытий тенге 12600 20437,06
Срок службы изделия лет 5 35,3


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.