ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Противокоррозионные материалы из "Капсулирование в полимерных пленках" Капсулирование летучих ингибиторов коррозии металлов в упаковочных полимерных пленках и уплотнительных материалах - перспективное, бурно развивающееся в последние годы направление. Использование упаковочных пленок с капсулированными ингибиторами коррозии позволяет соединить в едином технологическом процессе стадии консервации и упаковки металлических изделий, что, в конечном итоге, приводит к повышению производительности труда, улучшению качества продукции и дает значительный экономический эффект. Основные потребители полимерных противокоррозионных пленок-машиностроительные и приборостроительные предприятия различных отраслей народного хозяйства- применяют пленки не только в целях консервации готовых изделий, но и при межопераци-онной защите от коррозии заготовок, деталей и узлов из металла. [c.151] Впервые упаковочные пленки, содержащие ингибиторы коррозии, были запатентованы в 60-е годы [132]. Появившиеся на мировом рынке ингибированные пленочные материалы выгодно сочетали достаточную механическую прочность, низкую влаго- и газопроницаемость. Пленки обеспечивали такое время изоляции от активаторов коррозионного процесса, которое соизмеримо со временем защитного действия ингибитора коррозии [133]. Анализ технологических направлений производства противокоррозионных полимерных пленок по патентной литературе [134] позволил выделить три основных направления технологии ведения ингибиторов коррозии в полимерные пленки совмещение ингибитора коррозии и полимера в расплаве с последующей экструзией композиционной пленки адгезионное закрепление частиц ингибитора коррозии или содержащей ингибитор полимерной композиции на поверхности предварительно сформованной полимерной пленки модификацию расплавленных полимерных пленок жидкими ингибиторами или их растворами в процессе экструзии. [c.151] Результаты стандартных ускоренных коррозионных испытаний (УКИ) пленок, содержащих не более 5% перечисленных выше ингибиторов коррозии, свидетельствуют об их хороших антикоррозионных свойствах [136]. Отечественная промышленность выпускает аналогичные ингибиторы и ингибированные пленки толщиной 150 мкм на основе полиэтилена и нитрита дициклогексиламмония (НДА) или А1-нитробензоатгексаметиленамина (Г-2). Пленки изготавливают в виде рукава или полотна и предназначают для защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии. Механические свойства пленок, содержащих 0,5- 2,5% ингибитора, не отличаются от свойств пленок из чистого полимера, но защитные характеристики ингибированных пленок значительно выше (табл. 4.1). [c.152] Введение полярных ингибиторов коррозии в неполярные полимеры и переработка таких композиций в тонкие пленки затруднены расслоением смеси, образованием конгломератов, испарением и разложением ингибиторов. Решить проблему равномерного распределения ингибитора можно путем экструзии смесей термопластичных полимеров с совместимыми моноаминами и органическими или неорганическими кислотами. При температуре переработки в экструдере по мере смешения и пластикации расплава в результате химической реакции амина и кислоты образуется летучий ингибитор коррозии, равномерно диспергированный в термодинамически несовместимом с ним полимере. Содержание ингибитора, синтезированного в расплаве термопласта, может достигать 10% от массы полимера [137]. [c.152] Соотношение толщины слоя с ингибитором и основы должно быть таким, чтобы скорость выделения ингибитора внутрь упаковки была на 1-1,5 порядка выше скорости его диффузии через основу в окружающую среду. В этом случае потери летучего ингибитора коррозии из-за негерметичности и проницаемости упаковки практически компенсируются поступлением ингибитора из несущего слоя. Технология капсулирования ингибиторов коррозии нанесением на пленку эмульсией или суспензией ингибиторов в растворах пленкообразующих полимеров подробно рассмотрена нами в разд. 2.1. Отметим лишь, что защитные свойства двухслойных антикоррозионных материалов повышаются вдвое [136], а использование в качестве основы пленки из более термостойкого полимера полиэтилентерефталата позволяет существенно расширить температурный интервал эксплуатации [139]. [c.154] Недостатком противокоррозионных материалов такого типа является частичное осыпание частиц ингибиторов коррозии при перемотке, раскрое и других операциях вследствие слабой адгезии твердых частиц ингибиторов к полиэтилену. Для увеличения прочности адгезионного контакта частиц твердых ингибиторов коррозии металлов и обеспечения возможности применения жидких ингибиторов поверхность пленки модифицируют. Как было показано в разд. 2.2.4, наиболее эффективен и производителен способ модификации поверхности пленки, совмещенный с капсулированием ингибитора коррозии, заключающийся в нанесении на поверхность сформованной экструзией расплавленной пленки частиц композиции полиэтилен-ингибитор (см. рис. 1.23). Недостатком способа внедрения в расплавленную пленку частиц дробленой композиции является необходимость предварительного совмещения в расплаве (т. е. при высокой температуре) ингибитора и термопласта. Тем не менее отечественной промышленностью на основе большого числа относительно термостойких ингибиторов коррозии металлов получены пленочные противокоррозионные материалы с хорошими защитными свойствами (табл. 4.2). [c.156] Наиболее перспективными и технологичными являются методы модификации полимерных пленок в расплавленном состоянии на стадии выхода из формующей фильеры путем насыщения поверхностного слоя пленки антикоррозионной жидкостью [134]. В качестве антикоррозионной жидкости может быть использован летучий ингибитор коррозии или раствор несовместимого с полимером ингибитора коррозии в пластификаторе. Предложенные технологические схемы процесса модификации термопластичных пленок антикоррозионными жидкостями предусматривают подачу ингибиторов коррозии внутрь нижней части рукава, образованного расплавленной пленкой из полиолефина [145]. Высокая температура расплава термопласта, сформованного в виде пленки, обеспечивает достаточно высокую скорость растворения в поверхностных слоях пленки жидких ингибиторов коррозии или их смесей с пластификаторами. Насыщенные жидким ингибитором поверхностные слои пленки при охлаждении переходят в студнеобразное состояние. Полимерный студень при хранении пленки разделяется на фазы и в поверхностном слое, достигающем иногда половины толщины пленки, образуются капсулы и поры, заполненные жидким ингибитором коррозии металлов [146]. [c.157] На рис. 2.20 схематически показана возможная структура пленки, полученной модификацией полимерного расплава антикоррозионной жидкостью. В зависимости от условий модификации и режима охлаждения рукава в структуре пленки может содержаться различное количество замкнутых капсул и взаимосвязанных капилляров. Содержание антикоррозионной жидкости убывает в направлении от периферии к центру поперечного сечения пленки. [c.157] Относительно меньшая защитная способность пленок из ПЭВП объясняется малым содержанием капсулированного ингибитора в структуре поверхностного слоя вследствие недостаточной совместимости. [c.158] Методом структурного капсулированияС при деформировании полимера в жидкости нами получены полимерные пленки симметричного строения, содержащие летучие ингибиторы коррозии типа ИФХАН-1. Градиент концентрации капсулирования жидкости в таких пленках направлен от периферии к центру поперечного сечения (рид. 4.3). Симметричное расположение ингибитора в сечении пленки обусловливает примерное равенство диффузионных потоков ингибитора, десорбирующегося из полимера с обеих поверхностей, что ведет к его непроизводительным потерям в случае использования пленки для изготовления однослойного защитного чехла. С учетом особенности строения пленок со структурными капсулами предложено использовать их в качестве внутреннего слоя многослойной упаковки или путем введения пленки внутрь герметичных полостей металлических изделий. Преимуществом ингибированных пленок с капсулированным жидким ингибитором по сравнению с другими описанными выше пленочными материалами является возможность регулирования в широких пределах скорости выделения газообразного ингибитора из структурных капсул. Регулирование скорости десорбции ингибитора достигается путем изменения размеров капсул, уровня внутренних напряжений в пленке, состава капсулированного раствора ингибитора и т.д. [c.158] Используемые в технологии структурного капсулирования малопроницаемые для летучих ингибиторов сополимеры позволяют капсулировать в пленке повышенное количество жидкого ингибитора и выделять его из пленки в течение длительного времени. Время выделения ингибитора из структурных капсул за счет диффузии сквозь пленку нетрудно оценить расчетным путем, зная толщину оболочек и коэффициенты массопереноса. [c.159] Упаковочные иш-ибированные полимерные пленки не позволяют полностью подавить коррозию металлических узлов при длительном хранении изделий. В условиях циклического изменения температуры с переходом через О °С даже в герметичном объеме, защищенном чехлом из ингибированной полимерной пленки, возможна интенсивная коррозия в местах сопряжения деталей из разнородных металлов. Для снижения скорости коррозии во фланцевых и иных соединениях металлических деталей нами разработаны листовые прокладочные материалы, содержащие контактные ингибиторы коррозии. Структура новых материалов показана на рис. 4.5. Сферические капсулы размером 30-50 мкм размещаются в приповерхностном слое материала толщиной 100- 120 мкм и выступают над уровнем поверхности на 5-10 мкм. Листовые материалы со слоем структурных капсул на поверхности получают последовательной термообработкой термопластов в концентрированной кислоте и алифатических аминах. Ингибитор коррозии образуется в полимерной матрице из двух диффузантов, что сопровождается локальным разогревом полимера и вздутием капсул вблизи поверхности. Наиболее крупные капсулы образуются в листах, полученных прессованием порошка сополимера этилена и тетрафторэтилена. В листовых экструдатах того же сополимера размеры капсул не превышают 20 мкм. [c.160] Вернуться к основной статье