Innovative technologies in corrosion-resistant coatings development aimed at ship navigation equipment protection

Abstract

The efficient use of some innovative technologies in adhesives with advanced operational characteristics development aimed at anti-corrosion properties increase of transport means has been substantiated in the paper under discussion. The above-mentioned technologies involving the use of some interaction-active ingredients forming the cross-linkable coatings composition, including some polymers, have provided their cohesion properties essential improvement. Epoxy diane oligomer ED-16 has been chosen as the main component for the matrix in the composite formation. The aliphatic resin DЕG-1 (GOST 10136-77) as a plasticizer has been added to the epoxy oligomer. The compound has been formed of the following concentration: epoxy resin ED-16 : plasticizer DЕG -1 – 100: 40. The hardener of cold hardening polyethelenepolyamine PEPA (ТУ 6-05-241-202-78) has been used at the epoxy resin-based developed materials polymerization. Phthalic acid anhydride has been used as a modifier to improve the properties of epoxy composite materials. The modifier was added to the matrix in the following ratio: from 0,10 to 2,00 pts.wt. per 100 pts.wt. of epoxy oligomer ЕD-20. The molecular formula of the modifier is as follows: C8H4O3. Molar mass is 148,1 g/mol. Density is ρ = 1,52 г/см³. To form a composite material or a protective coating with some improved adhesive properties and inconsiderable residual stresses the phthalic acid anhydride as a modifier was found to be added to the epoxy matrix with the content q = 1,25 pts.wt. per 100 pts.wt. of the epoxy matrix (oligomer ЕD-20 + plasticizer DЕG -1). In this case, the adhesive strength of the coating is being increased from а = 28,3 MPа to а = 46,4 MPа, and residual stresses – from з = 1,9 MPа to з = 2,1 MPа. First of all, the improved properties of the modified materials were caused by the interaction of active carbonyl (С=О) groups of the modifier with nitrogen-containing (NH-) groups of the hardener. It has provided the increase of the composite cross-linking degree resulted in their both adhesive and cohesion properties improvement. Moreover, it was found that the modifier use in the compound with the content q = 1,0…1,5 00 pts.wt. per 100 00 pts.wt. of the matrix has provided the increase of the river water influenced coatings resistance from ρ = 12,1 Оm·cm2 до ρ = 21,2…22,4 Оm·cm2 . Though, some further increase of the additive content in the coating has caused the deterioration of anti-corrosion characteristics of the materials. Thus, the conducted study has contributed to the determination of the most efficient content ratio of phthalic acid anhydride as a modifier to for the coatings of functional use. Обґрунтовано перспективність застосування з метою підвищення антикорозійних властивостей засобів транспорту інноваційних технологій при створенні адгезивів із підвищеними експлуатаційними характеристиками. Такі технології передбачають застосування у складі покриттів активних до взаємодії інгредієнтів, які при зшиванні покриттів, у тому числі й полімерів, забезпечують суттєве поліпшення їх когезійних властивостей. Як основний компонент для зв’язувача при формуванні композитів вибрано епоксидний діановий оліґомер марки ЕД-16. Додатково до епоксидного олігомера вводили пластифікатор у вигляді аліфатичної смоли ДЕГ-1 (ГОСТ 10136-77). Компаунд формували за наступної концентрації: епоксидна смола ЕД-16 : пластифікатор ДЕГ-1 – 100 : 40. При полімеризації розроблених матеріалів на основі епоксидної смоли застосовували твердник холодного тверднення поліетиленполіамін ПЕПА (ТУ 6-05-241-202-78). У вигляді модифікатора для поліпшення властивостей епоксидних композитних матеріалів використано фталевий ангідрид. Модифікатор вводили у зв’язувач за вмісту від 0,10 до 2,00 мас.ч. на 100 мас.ч. епоксидного олігомера ЕД-20. Молекулярна формула модифікатора: C8H4O3. Молярна маса – 148,1 г/моль. Густина – ρ = 1,52 г/см³. Для формування композитного матеріалу чи захисного покриття з поліпшеними адгезійними властивостями та незначними залишковими напруженнями у епоксидний зв’язувач доцільно вводити модифікатор фталевий ангідрид у кількості q = 1,25 мас.ч. на q = 100 мас.ч. епоксидного зв’язувача (олігомер ЕД-20 + пластифікатор ДЕГ-1). При цьому адгезійна міцність покриття зростає від а = 28,3 МПа до а = 46,4 МПа, а залишкові напруження – від з = 1,9 МПа до з = 2,1 МПа. Покращення властивостей модифікованих матеріалів, у першу чергу, зумовлено взаємодією активних карбонільних (С=О) груп модифікатора з азотовмісними (NH-) групами твердника. Це забезпечує підвищення ступеня зшивання композитів, що, у свою чергу, призводить до підвищення показників їх як адгезійних та когезійних властивостей. Додатково встановлено, що введення у компаунд модифікатора за вмісту q = 1,0…1,5 мас.ч. на 100 мас.ч. зв’язувача забезпечує підвищення опору витриманих у річковій воді покриттів від ρ = 12,1 Ом·см2 до ρ = 21,2…22,4 Ом·см2 . Надалі збільшення вмісту добавки у покритті призводить до погіршення антикорозійних властивостей матеріалів. Отже, на основі проведених досліджень встановлено оптимальний вміст модифікатора фталевого ангідриду для формування покриттів функціонального призначення.