ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системы полимер — растворитель как технологическая основа ингибированных пленок из "Полимерные пленки, содержащие ингибиторы коррозии" При изготовлении ингибированных пленок необходимо решить две противоречивые задачи. Ингибиторы коррозии должны быть введены в полимерную матрицу и связаны с ней достаточно надежно, чтобы обеспечить работоспособность пленки как единого материала. В то же время связь компонентов не должна быть слишком жесткой и допускать регулируемое выделение ингибиторов из матрицы. Параметры выделения должны обеспечивать допустимые скорость установления защитной концентрации ингибитора и продолжительность ее сохранения в упаковке. Последнее условие в значительной мере определяется герметичностью упаковки и возможностью утечки из нее ингибитора. Пленка, используемая таким образом, должна обеспечивать испарение ингибиторов преимущественно с одной стороны, чтобы исключить бесполезные потери ингибиторов. [c.101] Из уравнения (4.1) следует, что внутрь упаковки сразу после упаковывания изделия должно выделиться из пленки значительное количество паров ингибитора То(ш1 - тз) Отп,п. Назначение этой ударной дозы ингибитора - предотвратить коррозию упакованного изделия, начавшуюся в атмосфере, и сократить время Тх накопления в упаковке критического количества паров ингибитора тт до значения Т1 То- После этого ингибитор может выделяться из пленки с крейсерской скоростью шг гп1 или даже гп2 ту, если выполняется условие (4.1). [c.101] Т2 Т1 Тд С момента изготовления. В противном случае придется увеличивать испарительную мощность упаковки, расходуя на ее изготовление большее количество пленки, или применять специальные протекторные элементы, замедляющие испарение ингибитора из пленки для упаковывания в нее металлоизделий. [c.102] Проницаемость ингибированной пленки должна соответствовать особым требованиям. Первое из них сформулировано ранее и касается направления диффузии ингибиторов коррозии преимущественно внутрь упаковки. Второе обусловлено тем, что необходимая длительность защитного действия упаковки может быть обеспечена, если проницаемость упаковки и конечно же пленки для ингибиторов коррозии хотя бы на два порядка ниже, чем для паров воды и активаторов коррозии из окружающей среды. Коэффициенты диффузии в полиэтилене паров воды В г 10 см /с, паров летучих кислот О = 10 ч- 10 см2/с, поэтому оптимальные значения коэффициента диффузии ингибиторов коррозии- в полиэтиленовой ингибированной пленке имеют порядок о - Ю 10 1 см /с [30]. Очевидно, что выполнение этих условий связано с усложнением конструкции и технологии изготовления плёнки, увеличением ее материалоемкости за счет применения специальных слоев, выполняющих функции диффузионного барьера. Попытками удовлетворить эти требования объясняется многообразие конструкций и изощренность технологий изготовления пленок, которые приведены в гл. 1. [c.102] Важной проблемой является оптимизация конструктивно-техноло-гических вариантов изготовления ингибированных пленок по экономическим критериям снижение энергоемкости, повышение производительности технологических процессов, максимальное использование вторичных ресурсов и т.д. Ее решение усложнено в настоящее время дополнительными ограничениями, относящимися к экологии, актуальность которых возрастает. [c.102] Использование пластифицированных полимеров в качестве основы ингибированных материалов позволяет в значительной мере удовлетворить эти противоречивые требования. Особенности разделения фаз в системах кристаллизующийся полимер - растворитель приводят, как это показано в предыдущих разделах, к появлению фазы, обогащенной растворителем (пластификатором). При охлаждении систем полиэтилен - минеральное масло фаза с высоким содержанием растворителей выделяется преимущественно на границах структурных образований (сферолитов), как показывает анализ фазовой диаграммы таких материалов (см. рис. 3.8). Это приводит к образованию системы пор, имеющих открытый характер и заполненных средой с высоким содержанием растворителя. Ингибитор, растворенный в пластификаторе, может перемещаться вместе с ним по этим своеобразным каналам, поступая из объема материала к поверхности контакта с защищаемым металлом. Внутренние напряжения, возникающие в таком материале после его охлаждения и являющиеся, в частности, следствием искажения кристаллической решетки, обусловленного внедрением в ее состав низкомолекулярного пластификатора, приводят к вытеснению жидкой фазы с растворенным в ней ингибитором на поверхность пленки. Это является дополнительным фактором, облегчающим доставку ингибитора из объема пленок, выполненных из такого материала, на их поверхность. [c.103] Основу таких пленок составляет полимерный материал, содержащий сравнительно небольшое количество жидкости [16] и обладающий по этой причине высокой прочностью. Жидкая фаза, содержащая ингибитор, сосредоточена преимущественно в каналах, пронизывающих пленку. Пластификатор, заполняющий поры, является гидрофобным, поэтому пленка является надежным барьером для агрессивных жидких сред, большинство из которых содержит воду. [c.104] Теоретические основы создания подобных материалов подробно изложены в работе [31]. Их физико-механические свойства и защитная способность зависят от структуры, а последняя определяется условиями формирования. Поэтому остановимся более подробно на анализе с позиций материаловедения некоторых технологических аспектов формования изделий из таких материалов. На рис. 4.1 изображена часть диаграммы фазового равновесия системы полиэтилен - вакуумное масло, более подробно описанной в разделе 3.2. Вертикальные линии I, II, III на диаграмме соответствуют составам, для которых на рис. 4.2 приведены кривые охлаждения. [c.104] Анализ диаграммы и кривых охлаждения свидетельствует, что при содержании масла более 5 - 10% в полимерном материале появляется обогащенная жидкостью фаза (на схемах структуры эта фаза зачернена), которая вначале располагается по границам структурных образований, формируя своеобразную систему капилляров. При этом прочность материала изменяется незначительно при сохранении высокой деформативности материала, что является характерным для твердых растворов [46], составляющих основу материала при данном содержании пластификатора. В области диаграммы, соответствующей содержанию масла 30 - 50%, имеет место перитектическое превращение, в результате которого при охлаждении ниже температуры этого превращения (точка Гп) образуется смесь кристаллов V- и Р-твердых растворов. Выделение в качестве первичной фазы, обогащенной пластификатором (Р), отражается на структуре и свойствах материала. Формируются ячейки, близкие по форме к сферическим, заполненные веществом с высоким содержанием пластификатора. Прочность материала снижается, поскольку сокращается объем фазы с высоким содержанием полимера (7-фаза), обладающей повышенной прочностью. По этой же причине снижается деформативность материала. Зато в расславленном состоянии жидкотекучесть материала значительно возрастает, подобно тому как это происходит и для сплавов низкомолекулярных веществ, образующих при охлаждении механическую смесь кристаллов различных фаз [ЗЗ]. [c.104] Таким образом, можно заключить, что наиболее оптимальным для ингибированных материалов такого типа является содержание пластификатора 10 - 30%. При меньшем количестве пластификатора не образуется развитая сеть капилляров, по которым ингибитор, растворенный в пластификаторе, может выделяться на поверхности пленки. При большей концентрации пластификатора значительно ухудшаются физико-механические характеристики пленок, сформированных из такого материала. Содержание пластификатора более 50% вообще недопустимо для формирования пленок, так как такой материал становится хрупким, деформируемость его практически равна нулю. [c.105] Ингибиторы, вводимые в состав пластификатора, оказывают существенное влияние на фазовые превращения в системах полимер -растворитель, а следовательно, на структуру материала и кинетику выделения жидкой фазы. На рис. 4.3 приведены данные об относительной убыли массы материалов, содержащих пластификаторы и ингибиторы, за счет выделения из состава материалов жидкой фазы в результате синербзиса [31]. [c.105] Тем не менее минеральные масла (М) представляются Ьптимальным носителем ингибитора [33]. Они интенсивно выделяются из материалов на основе большинства термопластов, совмещаются со многими ингибиторами коррозии, химически инертны, недефицитны. Масла снижают температзфу плавления композитов на 10 - 20, что позволяет перерабатывать совместно с полимерной основой ингибиторы, обладающие невысокой термостойкостью. Для введения масел в несовмещающиеся с ними полимерные матрицы можно использовать второй пластификатор [33], например диэтиленгликоль для поливинилацеталей или диметилфталат - для пластмасс на основе эфиров целлюлозы. [c.106] Для эффективного использования ингибированных противокоррозионных материалов достаточно, чтобы поверхностная концентрация ингибитора составляла 2-6 г/м и достигалась за время, соизмеримое со сроком защитного действия неингибированной пленки, т.е. за 8 - 10 суток [31]. Для систем ПЭ - М - ингибитор такая концентрация при наличии в пленках системы сообщающихся капилляров достигается за несколько дней (за неделю - от 5 до 10 г/м [31]). [c.106] При использовании летучих ингибиторов типа Г-2, ИФХАН, ИФХАНГАЗ расширяется возможность введения значительных количеств ингибитора в состав полимерного материала без существенного ухудшения его физико-механических свойств [16, 31]. Однако ресурс пленок, юготовленных из такого материала, как противокоррозионных, весьма невелик. Измерение интенсивности выделения летучих ингибиторов коррозии (Г-2, ИФХАН) из материалов на основе полиэтилена, пластифицированного минеральным маслом, показало, что из пленочных образцов толщиной менее 0,5 мм ингибитор практически полностью испаряется в течение нескольких дней, при этом интенсивность испарения снижается от 10-3 до 10- - 10-7 гх(с-м2) (рис. 4.4, кривая i). [c.106] Ингибиторы коррозии - вещества, снижающие скорость химических реакций с участием металлов. Номенклатура выпускаемых промышленностью ингибиторов включает несколько тысяч наименований, они отличаются по назначению, механизму действия, физико-химическим характеристикам и т.д. Наиболее универсальным критерием классификации ингибиторов коррозии является их химическая структура. По этому критерию различают [3] несколько групп ингибиторов атмосферной коррозии, типичные представители которых приведены в табл. 4.1 [3,12,28,80]. [c.107] Вернуться к основной статье