Оценка химической стойкости образцов полимерных материалов фирмы «Белзона» в воде

Оценим время, за которое вода пройдет через покрытие из резины толщиной 0,1см при температуре  600С. Из уравнений (1), (2), (5) следует, что:

τ═ 0,5δ2·ΔМmax/P·Vmax =(0,5·0,01·0,31)/ 26,7·10−12·2,5 = 77200000/3600·24·365с=2,4 лет.

Расчет количества воды (Q), которое пройдет через резиновое покрытие к эпоксидной композиции за 2,4 года (75680000с).

Q ═ (P·F·τ)/δ          (5),

Q ═  (26,7·10−12·25·75680000)/0,24 = 0,072г

По этому количеству проникшей к поверхности эпоксидной композиции (грунтовочной подложки) рассчитаем срок, за который проникающая вода достигнет металлической подложки.. Опять допустим, что оба покрытия не обладают адгезией друг к другу (соблюдается принцип суперпозиции). Из формулы (12) следует:

τ═Q·δ2/P·F═0,072·0,0025/8,7·10−12·1,97 =10352000 /3600·24·365= 3,2 лет

Общий срок, за который вода достигнет металлической подложки, пройдя через двухслойное покрытие толщиной 1,5 мм (1,0 мм резины и 0,5 мм эпоксидной композиции) составляет   5,6 лет.

   Сопоставляя приведенные  выше расчеты, можно сделать вывод, что в диапазоне от 250С до 600С температура не оказывает существенного влияние на проницаемость  срок службы покрытия и на его химическую стойкость.

  Далее были сняты сорбционные характеристики и двухслойного покрытия, состоящего из резины (покрытие), приклеенной к эпоксидному компаунду – «сэндвич (см. рис.1).

  Исследования проводились при комнатной температуре (20 – 250С).                                                                                      

 

                                                                                                 Таблица 4.

Результаты  испытаний образцов типа  «сэндвич»).

 

№	Размер, мм	Нач. масса, г	Через 24 часа	Через 72 часа	Через 168час.	Через 216 час.	Через 312 час.	Через 384  час.	Через 480 час.	Через 600 час.	Через 720 час.
1.	50х50х5,5	19,7460	19,8850	19,9659	20,0070	20,1000	20,1300	20,1590	20,1590	20,1590	20,1590
2.	"	20,5009	20,6008	20,7557	20,8857	20,9000	20,9500	20,9890	20,9890	20,9890	20,9890
3.	"	17,2959	17,3090	17,3100	17,4954	17,5000	17,5256	17,5786	17,5786	17,5786	17,5786
4.	"	18,2001	18,3065	18,4608	18,5950	18,6704	18,7356	18,7956	18,7956	18,7956	18,7956
5.	"	18,7310	18,7530	18,7958	18,8904	18,9500	18,9257	18,9857	18,9857	18,9857	18,9857
Ср.	"	18,8948	18,9710	19,0576	19,1747	19,2241	19,2534	19,2956	19,2956	19,2956	19,2956

 

ΔМmax=0,33г;  ΔМ%=1,73

 

 

Рис.6. Кривая сорбции воды покрытия  «сэндвич» при температуре 250С

 

Расчет диффузионных параметров для покрытия «сэндвич»   с подложкой  из эпоксидного компаунда бежевого цвета.

      Коэффициент  диффузии D = 0,0494(τ0/δ2)−1 =(0,05·0,025)/8640000 = 1,44·10−11см2/с

      Коэффициент  сорбции равен S = Мс/Vmax, =  0,03/13,8 = 0,024г/см3

         Коэффициент проницаемости P = D·S = 1,44·10−11·0,024 = 3,5·10−13 г·см2/см3·с

Оценим время, за которое микроскопическое количество воды при температуре 250С пройдет к подложке через покрытие: грунтовочный слой из эпоксидного компаунда бежевого цвета (0,05 см),  наружный покровный слой из резины (0,1 см). Общая толщина – 0,15 см.

    Из уравнений (1), (2), (5) следует, что:

   τ═ 0,05δ2·ΔМmax/P·Vmax = (0,05·0,0025·0,03)/ 3,5·10−13·3,75 =

37500000/3600·24·365 =12 лет.

Выводы.

1,  Исследованные материалы обладают высокой химической стойкостью и защитными свойствами в воде . Комбинированные покрытия (подложка толщиной 0,5 мм и резиновое покрытие толщиной 1,0 мм) могут эксплуатироваться в воде в интервале температур от 200С до 600С при их непрерывном контакте более 12 лет.

2. Периодическое нарушение  контакта любого из исследованных  покрытий с водой, хотя бы при  их кратковременной сушке, будет  существенно увеличивать расчетный  срок. Это произойдет поскольку, во-первых, проникающего ничтожного  количества воды будет недостаточно для развития процесса коррозии на металле (а еще для этого нужен  кислород, транспорт которого к защищаемой поверхности через увлажненное покрытие будет затруднен) и, во-вторых, вода может вообще не появиться в таких условиях на защищаемой поверхности.   

3. Расчетный срок проникновения  воды к защищаемой поверхности  для эпоксидных         покрытий, равный 3 годам, получен в  предположении, что в этом случае  имеет место барьерный механизм  защиты. Если сопоставить эту  цифру, которая выше  аналогичных показателей у резины, с результатами исследований «сэндвичей» можно с уверенностью заявить , что именно адгезионные свойства эпоксидных компаундов играют решающую роль в существенном повышении условного срока службы такого покрытия. Это дает основание предполагать, что адгезированные покрытия из эпоксидных компаундов должны иметь расчетный срок проникновения воды к защищаемой поверхности как минимум 6 лет.

 

 

 

Литература.

1. ГОСТ 12020-72 «Пластмассы Методы определения стойкости к действию химических сред.
2. Шевченко А.А. Химическое сопротивление неметаллических материалов. – М.: Химия, КолосС. 2004 – 248 с.
3. Корякина М.И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. – М.: Химия, 1988, с.171.