Управление восстановлением электроизоляционных свойств адаптивных металлонаполненных грунтов при экспозиции в агрессивных средах

В рамках разработки концепции создания «умных» адаптивных полимерных противокоррозионных покрытий изучены закономерности изменения электрохимических свойств многослойных Zn-наполненных покрытий в диапазоне от 23 до 60°C в течение длительной выдержки до 150 суток в 3% NaCl. Показано, что при низких температурах и, следовательно, невысоких скоростях коррозии цинкового (Zn) наполнителя для снижения пористости и создания условий для роста электроизоляционных свойств покрытия. целесообразно использование многослойной конструкции грунтовочного слоя. Активизация процесса самовосстановления в многослойных покрытиях может быть реализована при повышении температуры. Так, уже при 40°C модуль импеданса начинает расти во всем диапазоне частот. Фиксируется рост омической составляющей в высокочастотной (ВЧ) области при одновременном падении емкости и росте модуля угла диэлектрических потерь до 86°, что свидетельствует о повышении гидрофобности материала покрытия. Параллельно наблюдается активация протекторных свойств. Полученные результаты показывают, что оптимизация конструкции покрытия, в частности многослойность, в сочетании с ускорением в нем процессов внутренней диффузии и коррозии, позволяют придать покрытию «умные» свойства за счет реализации роста модуля импеданса и блокировки дефектов корродирующим металлическим дисперсным наполнителем при одновременном существенном продлении периода протекторной защиты.

1. A. Cohades, C. Branfoot, S. Rae, I. Bond and V. Michaud, Progress in Self-Healing Fiber-Reinforced Polymer Composites, Adv. Mater. Interfaces, 5, no. 17. 2018. doi: 10.1002/admi.201800177.

2. М.Ю. Квасников, А.В. Макаров, А.А. Силаева, Н.В. Федякова и Т.М. Квасников, Самовосстановливающиеся лакокрасочные полимерные покрытия. Журнал прикладной химии, 2019, 92, № 5, 656-667. doi: 10.1134/S0044461819050165

3. V.A. Golovin, S.A. Dobriyan and V.A. Shchelkov, Processes of adaptation and protective characteristics growth in multilayer polymer coatings modified with carbon nanotubes, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2023, 12, no 4, 1849-1862. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-4-23

4. K. Naresh, W.J. Cantwell, K.A. Khan, and R. Umer, Single and multilayer core designs for Pseudo-Ductile failure in honeycomb sandwich structures, Compos. Struct., 2021, 256, 113059. doi: 10.1016/j.compstruct.2020.113059.

5. P.A. Bolimowski, I.P. Bond, and D.F. Wass, Robust synthesis of epoxy resin-filled microcapsules for application to self-healing materials, Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci., 2016, 374, no. 2061. doi: 10.1098/rsta.2015.0083

6. F. Ahangaran, M. Hayaty, A.H. Navarchian, and F. Picchioni, Micromechanical assessment of PMMA microcapsules containing epoxy and mercaptan as selfhealing agents, Polym. Test., 2017, 64, 330-336. doi: 10.1016/j.polymertesting.2017.10.014

7. A.C.M. de Carvalho, E.P. da C. Ferreira, M. Bomio, J.D.D. Melo, A.P. Cysne Barbosa, and M.C.B. Costa, Influence of synthesis parameters on properties and characteristics of poly (urea-formaldehyde) microcapsules for selfhealing applications, J. Microencapsul., 2019, 36, no. 4, 410-419. doi: 10.1080/02652048.2019.1638462.

8. D.Y. Zhu, M.Z. Rong, and M.Q. Zhang, Self-healing polymeric materials based on microencapsulated healing agents: From design to preparation, Prog. Polym. Sci., 2015, 49-50, 175-220. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2015.07.002.

9. 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

10. В.А. Головин, С.А. Добриян и В.Б. Лукин, Рост изолирующей способности полимерных покрытий с активными твердофазными и ингибирующими добавками при экспозиции в агрессивной среде, Коррозия: Материалы Защита, 2018, 6, 23-31.

11. V.A. Golovin, S.A. Dobriyan, V.B. Lukin and K.V. Kolinenko, On the Choice of an Equivalent Circuit for the Description of Electrochemical Impedance Spectra of ZnFilled Polymer Primers and Coatings, Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2017, 53(7), 1221-1229. doi: 10.1134/S2070205117070061

12. V.A. Golovin and S.A. Dobriyan, Evolution of EIS properties of composite polymer protective coatings in aggressive environments, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2021, 10, no. 4, 1493-1515. doi:10.17675/2305-6894-2021-10-4-8

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

14. F. Brambilla, E. Campazzi, D. Sinolli, P-J Lathiere and etc, 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.

15. Н.А. Поклонский, Н.И. Горбачук, Основы импедансной спектроскопии композитов, Мн.: БГУ, 2005, 130 с.

16. D. Ramesh and T. Vasudevan, Evaluation of Corrosion Stability of Water Soluble Epoxy-Ester Primer through Electrochemical Studies, Mater. Sci. Appl., 2012, 3, no. 6, 333-347. doi: 10.4236/msa.2012.36049.

17. ISO 16773-1, 2, 3, 4 “Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on highimpedance coated specimens”.

18. F. Mansfeld, Use of electrochemical impedance spectroscopy for the study of corrosion protection by polymer coating, J. Appl. Electrochem., 1995, 25, 187-202. doi: 10.1007/BF00262955

19. Б.Б. Дамаскин, Принципы современных методов изучения электрохимических реакций. М., 1965, 102с.

20. З.Б. Стойнов, Б.М. Графов, Б. Савова-Стойнова и В.В. Елкин, Электрохимический импеданс, Москва : Наука, 1991. 328c.

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