Studium vlivu koagulace pigmentových nanočástic fosforečnanu-zinečnatého na antikorozní vlastnosti transparentních nátěrových systémů

Petr Šrubař

Doctoral thesis

Study of the effect of coagulation of pigment zin-phosphate nanoparticles on anti-corrosion properties of transparent coating systems

Abstract:

Antikorozní ochrana hutních produktů je závažná otázka pro zajištění dlouhodobé životnosti hutních konstrukcí. Aplikace vodou ředitelných nátěrových hmot na bázi akrylu či alkydu se jeví jako vhodná antikorozní ochrana. Vývoj a výzkum v oblasti ochrany a kvality nátěrového systému jde neustále vpřed. Hlavním úkolem vodou ředitelných nátěrových systémů je snížit celkové náklady, výslednou tloušťku suché vrstvy, obsah škodlivých těkavých látek (VOC látek) a zároveň si zachovat dostatečné antikorozní a technologické vlastnosti. Avšak vodou ředitelné nátěrové hmoty mají svá omezení, které lze v dostatečné míře eliminovat využitím nanotechnologie v procesu výroby a aplikace nátěrové hmoty. Nanotechnologie zasahuje do všech vědních oborů (medicína, elektrotechnika, tváření, strojírenství a jiné) a to včetně povrchových úprav ochrany hutních konstrukcí. Nátěrové hmoty lze upravovat v procesu výroby. Snadným a progresivním řešením úpravy vlastností vodou ředitelných nátěrových hmot lze dosáhnout dodáním antikorozních pigmentů do filmotvorné složky nátěrové hmoty. Antikorozní pigment fosforečnan-zinečnatý (ZP 10) je vhodnou volbou pro úpravu výše zmíněných vlastností a taktéž splňuje požadavek netoxicity vzhledem k životnímu prostředí. Dodáním antikorozního pigmentu ZP 10 o běžném rozměru (řádově nad 1 µm) splňuje požadavek krátkodobé ochrany. Avšak desintegrací antikorozního pigmentu do oblasti submikronových velikostí lze výrazně zvýšit antikorozní účinnost nátěrové hmoty. Disertační práce je zaměřena na studium vlivu velikosti pigmentových částic na výsledné antikorozní vlastnosti dvou vodou ředitelných nátěrových hmot na bázi alkydu a akrylu. Aplikovaný „nanopigment“ je vhodně upraven za účelem zvýšení antikorozní účinnosti aniž by došlo k degradaci nátěrové hmoty v průběhu nanášení a vysychání. Výsledky rozsáhlého souboru experimentálních prací nám umožnily upravit dva typy vodou ředitelných nátěrových hmot a výrazně prodloužit jejich životnost v náročném korozním prostředí.

Abstract:

Corrosion protection of metallurgical products is a serious issue with the aim to ensure long term durability of steel structures. Application of water-borne alkyd and acrylic based coating systems seems to supply an efficient corrosion protection. Research and development in the field of protection and quality of the coating systems is continuously moving forward. The main task of the water-borne coating systems is to reduce the total costs, the resulting dry film thickness, the amount of harmful volatile compounds (VOC), and concurrently retain sufficient anti-corrosion and technological properties. However, water-based paint matters have their limitations that can be sufficiently eliminated by the use of nanotechnology in the paint matter production process and application. Nanotechnology extends to all scientific disciplines (medicine, electronics, forming, engineering, etc.) including coatings to protect steel structures. Coating systems can be adjusted in the production process. An easy and advanced progressive solution to adjustment of properties of water-based paint systems is to deliver anticorrosion pigments in the film-forming component of the paint matter. Anticorrosive pigment zinc phosphate (ZP 10) is a suitable choice for improvement of the above-mentioned properties, and also meets the requirement for non-toxicity towards the environment. Admixture of anticorrosive pigment ZP 10 of normal size (of the order of 1 microns) satisfies the short-term protection requirement. Furthermore, disintegration of anticorrosive pigment into submicron sizes can greatly increase the effectiveness of anti-corrosion efficiency of surface coatings. The dissertation thesis is focused on the study of the effect of pigment particle size on the resulting anticorrosion properties of two water-borne alkyd and acrylic based coating systems. Applied "nanopigment" is suitably modified in order to increase the anticorrosion efficiency without causing degradation of the paint matter during application and drying. The results of an extensive set of experimental works enabled us to adjust the two types of water-borne coating systems and significantly prolong their life in demanding corrosive environments.

Keywords

desintegrace, nanočástice, pigment, koagulace, nátěrový systém

Keywords

disintegration, nanoparticles, pigment, coagulation, paint system

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 6. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 30. 7. 2013
• Supervisor: Jitka Podjuklová
• Reader: Stanislav Lasek, Jarmila Ševčíková, Kateřina Kreislová

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie