Studium nových vodivých materiálů pro organické povlaky

Ing. Kateřina Nechvílová

Doctoral thesis

Study of new conductive materials for organic coatings

Abstract:

Disertační práce porovnává různé druhy vodivých solí jako samostatných antikorozních pigmentů, různé druhy povrchových úprav těmito solemi na částicích křemičitanů či feritů. Veškeré práškové pigmenty byly aplikovány do organických pryskyřic, byly připraveny modelové nátěrové hmoty a z nich nátěrové filmy, které byly testovány přímými a nepřímými korozními testy jako jsou základní charakterizace materiálů pomocí hodnot hustoty, spotřeby lněného oleje, obsahu látek extrahovatelných za horka nebo za studena, hodnot pH a měrné elektrické vodivosti vodných výluhů jak pigmentů, tak volných nátěrových filmů a hodnot hmotnostních popř. korozních úbytků pozorovaných na ocelových panelech exponovaných ve vodných výluzích prášků a filmů. Hlavní část práce tvořily korozní testy v prostředí kondenzované vzdušné vlhkosti, atmosféře s obsahem oxidu siřičitého, prostředí s obsahem neutrální solné mlhy nebo prostředí směsného solného elektrolytu s obsahem síranu amonného a chloridu sodného. Následně byly dle příslušných postupů a norem vyhodnocovány korozní projevy typu puchýřovatění v ploše nátěrové filmu, ve zkušebním řezu, rovněž tak i jeho vizuální vzhled. Po odstranění povlaku byly vyhodnocovány korozní projevy na ocelovém panelu ve smyslu, procentuální hodnota prokorodované plochy panelu, koroze ve zkušebním řezu a tvar řezu po odstranění filmu. Jednotlivé hodnoty měření byly zaznamenány do tabulek, v diskuzní části práce okomentovány a podepřeny fotografickými záznamy. Na konec byly vybrány nejlepší nátěrové filmy, které vykazovaly nejvyšší antikorozní účinnost, kde ze získaných výsledků byly jako nejperspektivnější materiály zvoleny křemičitany kaolín a mastek při nízkém povrchovém pokrytí vrstvou primární vodivé soli polyanilin fosfátem, kdy tyto kombinace vykazovaly nejvyšší antikorozní účinnost. Zavedením sekundárního dopantu do polymerního řetězce dosahovaly nátěrové filmy vysokých účinností při středním plnění 20hm%, solí vodivého polymeru. Nejúčinnější solí se stal dopant kyseliny benzoové, který při antikorozní ochraně kovového podkladu přispěl svým inhibičním efektem. Podobných výsledků bylo dosaženo i při testování kompozitních feritických pigmentů s obsahem primárního dopantu polyanilin fosfátu. Reprotonací pigmentového systému kyselinou benzoovou byly získány jedny z nejodolnějších nátěrových filmů s nejvyšší antikorozní ochranou.

Abstract:

Presented dissertation work compares a wide range of conductive salts used as anticorrosion pigments while under different methods of surface treatment on silicate or ferrite particles. Each powder pigment was applied into organic resins, model organic paints were prepared/formulated and applied. The paint films were then tested and characterised by direct and indirect corrosion tests such as density determination, linen oil absorption, content of compounds extractable by cold or hot water, pH values and electric conductivity of aqueous extracts of pigments and of free paint films. The values of mass decrease of exposed steel panels covered by organic films were determined. The main part of presented work lies in corrosion tests in following environments: humid air at the condensation point, atmosphere of sulphide dioxide, atmosphere of neutral salt mist or atmosphere of mixed salt electrolyte of ammonium sulphate and sodium chloride. Corrosion effects such as blister formation in paint film or in testing cut were evaluated. The results are written in the form of well-arranged tables and the commentary and the photographic evidence is provided in the discussion section. The most promising formulations with highest anticorrosion effectivity are the clay and talc particles functionalized by conductive salt of polyaniline primary doped with phosphate. By introducing the secondary doping salt in amounts around 20 wt% to the polymer the effectivity of paint coats was increased significantly. The most effective secondary doping salt was the benzoic acid which contributed to the excellent result by its inhibition effect. Comparable results were achieved by testing composite ferrite polyaniline pigments primary doped with phosphate. By reprotonating this pigment system by benzoic acid one of the most resistant paint coats with the highest anticorrosion protection were achieved.

Keywords

korozní ochrana, organický povlak, vodivý polymer, polyanilin, poly(p-fenylendiamin), diethylfosfit, heteropolykyselina, kyselina benzoová, zinkferit

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 7. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 13. 9. 2018

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Technology of Materials / Surface Engineering