Процессы адаптации и роста защитных характеристик в многослойных полимерных покрытиях, модифицированных углеродными нанотрубками

Изучены электрохимические (ЭХ) свойства многослойных адаптивных покрытий (АПк), модифицированных углеродными нанотрубками (УНТ). В рамках теории о «приведенных» геометрических состояниях сформулирован методический подход для сравнения характеристик ЭХ импеданса многослойных покрытий разной толщины. Изучено влияние модификации АПк введением УНТ. Показано, что УНТ оказывают значительное влияние на ЭХ характеристики. Для рассматриваемых покрытий характерным является положительное значение потенциала подложки под покрытием с УНТ. Более того, с увеличением времени экспозиции наблюдается дальнейшее облагораживание как платиновой (Pt), так и стальной (Ст3) защищенных подложек. Показано, что кинетику импеданса многослойных АПк на разных подложках можно описать в рамках комбинации известных эквивалентных схем (ЭС) (Войт, Мансфельд, Мансфельд−Войт), соответствующих моделям бездефектного покрытия, покрытия со сквозными порами и покрытия с внутренними дефектами. Показано, что в процессе экспозиции в агрессивной среде наблюдается эволюция ЭС системы покрытие/подложка. Характер эволюции ЭС одного и того же покрытия различен на разных металлических подложках. Установлено, что для АПк нет явной корреляции потенциала подложек (корродирующей Ст3 и инертной Pt) с потенциалами коррозии соответствующих металлов и с их коррозионной устойчивостью при экспозиции в 3% NaCl. Высказано предположение, что в случае АПк потенциал подложки формируется не только анодным процессом на ней, но и ЭХ процессами окисления и структурирования в полимерной основе АПк при воздействии среды.

1. ISO 12944-5:2007, Лаки и краски. Антикоррозионная защита стальных конструкций с помощью защитных лакокрасочных систем. Часть 5. Защитные лакокрасочные системы, Москва, Стандартинформ, 2008, 30 с.

2. V.A. Golovin and S.A. Dobriyan, Effects of adaptation and self-healing of protective polymer coatings in corrosive media, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2022, 11, no. 2, 705– 726. doi: 10.17675/2305-6894-2022-11-2-18

3. V.A. Golovin, S.A. Dobriyan and A.K. Buryak, Polymer coatings’ long-term adaptation and self-healing effects in corrosive media. Int. J. Corros. Scale Inhib, 2022, 11, no. 3, 1172–1190. doi: 10.17675/2305-6894-2022-11-3-16

4. В.В. Родионов и А.М. Мякишев, Обзор применений углеродных нанотрубок в полимерных композиционных материалах, Современные материалы, техника и технологии, 2019, № 6, 8–12.

5. G. Cai, J. Hou, D. Jiang and Z. Dong, Polydopamine-wrapped carbon nanotubes to improve the corrosion barrier of polyurethane coating, RSC Adv., 2018, 8, 23727–23741. doi: 10.1039/c8ra03267j

6. Д.В. Давыдова, Н.В. Тарасова, И.А. Дьяков и Ю.В. Литовка, Модифицирование гальванического покрытия олово-висмут углеродными нанотрубками для повышения коррозионной стойкости, Наноиндустрия, 2019, 12, № 3–4, 212–219. doi: 10.22184/1993-8578.2019.12.3-4.212.219

7. Е.А. Лукина, Д.В. Зайцев и В.А. Романенко, Структура и свойства композиционного материала на основе алюминиевого сплава с добавлением углеродных нанотрубок, Авиационные материалы и технологии, 2019, № 4, 27–34. doi: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-27-34

8. C. Gabrielli, Use and application of electrochemical impedance techniques, Farnborough, 1990, 78 р.

9. F. Brambilla, E. Campazzi, D. Sinolli, P-J. Lathiere, et al., Accelerated corrosion testing: a prodictive tool, Theses of The Annual Congress of the European Federation of Corrosion (EUROCORR 2018), Cracow, Poland, September 9–13, 2018, 120935.

10. Н.А. Поклонский и Н.И. Горбачук, Основы импедансной спектроскопии композитов, Минск, БГУ, 2005, 130 с.

11. D. Ramesh and T. Vasudevan, Evaluation of corrosion stability of water soluble epoxyester primer through electrochemical studies, Materials Sciences and Applications, 2012, 3, no. 6, 333–347. doi: 10.4236/msa.2012.36049

12. ISO 16773-4, Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on coated and uncoated metallic specimens, 2017.

13. А.А. Гухман, Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассобмена, Москва, Высшая школа, 1974, 328 с.

14. V.A. Golovin and A.B. Il’in, Diffusion of highly corrosive media (HCM) into protective polymer coating materials, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2020, 9, no. 4. 1329–1366. doi: 10.17675/2305-6894-2020-9-4-8

15. Н.П. Жук, Курс теории коррозии и защиты металлов, Москва, Металлургия, 1976, 472 с.

16. V.A. Golovin, S.A. Dobriyan and V.E. Kasatkin, Evolution of electrochemical impedance spectra of adaptive polymer anticorrosive coatings modified with carbon nanotubes exposed to corrosive environment, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2023, 12, no. 4, 1521–1534. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-4-7