Nowa generacja antykorozyjnych gruntów cynkowych o ulepszonych właściwościach ochronnych, użytkowych i ekologicznych

• Autorzy: Zubielewicz Małgorzata , Langer Ewa , Kuczyńska Helena , Królikowska Agnieszka , Komorowski Leszek

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2019.9.1

Warianty tytułu

EN

The new generation of anticorrosive zinc primers with improved protective, utility and ecological properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do długoletniej ochrony przed korozją konstrukcji stalowych najczęściej stosuje się systemy powłokowe składające się z gruntu, międzywarstwy i powłoki nawierzchniowej. W takich systemach rolę gruntu pełnią często farby wysokocynkowe. Ochrona elektrochemiczna za pomocą powłok zawierających cynk polega na przewodzeniu prądu w powłoce, a więc konieczny jest wzajemny kontakt cząstek cynku, a tym samym duża jego zawartość w powłoce (ponad 80%). Tak duża zawartość cynku powoduje często zmniejszenie kohezji i/lub pogorszenie się odporności na uderzenie i inne czynniki mechaniczne. Z tej przyczyny – jak również z powodu szkodliwości cynku dla środowiska – celowe jest opracowanie gruntów cynkowych o zmniejszonej zawartości cynku, charakteryzujących się porównywalnymi lub nawet lepszymi właściwościami ochronnymi niż tradycyjne grunty wysokocynkowe. Opracowano grunty epoksydowe z różnymi pigmentami cynkowymi, w których zawartość cynku zmniejszono do ok. 50% w suchej powłoce. Jako pigmenty cynkowe zastosowano: mieszaniny pigmentów Zn o różnym kształcie i/lub wielkości cząstek, organicznie modyfikowany pył cynkowy, stopy cynku oraz pigmenty cynkowe z dodatkiem nanocząstek. Stwierdzono, że niektóre spośród opracowanych gruntów wykazują lepsze właściwości przeciwkorozyjne, jak również lepszą giętkość i odporność na uderzenie niż tradycyjne grunty wysokocynkowe. Grunty te nadają się do nakładania na gorzej przygotowane podłoże stalowe, co jest niezwykle przydatne w przypadku malowania konstrukcji na miejscu montażu, szczególnie podczas prac renowacyjnych.

EN

The most common coating systems used for long-term corrosion protection of steel structures consist of primer, intermediate and top-coat. Since the performance of sacrificial coatings is based on transfer of galvanic current, which implies metallic contact between the individual active pigments, such coatings are typically very highly pigmented (more than 80% of Zn in dry coating), which sometimes causes losses in cohesive strength and in resistance to impacts. Therefore – and because Zn is known to be harmful to the environment and becoming a rare chemical element – research aims at Zn primers with reduced Zn content and/or even better long time performance. The epoxy primers with different Zn pigments were developed with concentration of zinc particles reduced to about 50% in dry coating. As Zn pigments were used: mixtures of zinc pigments with different particle shape and/or particle diameter, zinc dust with organic surface treatment, zinc alloy pigments and zinc pigments with an addition of nanoparticles. It has been found that many of the formulations have better anticorrosive effectiveness than commercial zinc-rich primers, as well as better impact resistance and flexibility. Such modifications could also leverage the use of these primers on the worse prepared surface, which is extremely important during on site works, and especially during maintenance works.

Słowa kluczowe

PL

grunty cynkowe; ochrona przed korozją; systemy powłokowe

EN

zinc primers; corrosion protection; coating systems; testing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 9
• Strony: 297--305
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zubielewicz Małgorzata

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Oddział Farb i Tworzyw, Gliwice

autor

Langer Ewa

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Oddział Farb i Tworzyw, Gliwice

autor

Kuczyńska Helena

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, Oddział Farb i Tworzyw, Gliwice

autor

Królikowska Agnieszka

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa

autor

Komorowski Leszek

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa

Bibliografia

• [1] Undrum H. 2006. “Silicate and Epoxy Zinc Primers: A Review”. Journal of Protective Coatings and Linings 23 (6) : 52−57.
• [2] Knudsen OO, Steinsmo U, Bjodal M. 2005. “Zinc-rich primers – test performance and electrochemical properties”. Progress in Organic Coatings 54 (3) : 224−229.
• [3] Park JH, Yun TH, Kim KY, Song YK, Park JM. 2012. “The improvement of anticorrosion properties of zinc-rich organic coating by incorporating surface--modified zinc particle”. Progress in Organic Coatings 74 (1) :25–35.
• [4] Hammouda N, Chadli H, Guillemot G, Belmokre K. 2011.“The Corrosion Protection Behaviour of Zinc Rich Epoxy Paint in 3% NaCl Solution”. Advances in Chemical Engineering and Science 1 : 51−60.
• [5] Vilche JR, Bucharsky EC, Giudice CA. 2002. “Application of EIS and SEM to Evaluate the Influence of Pigment Shape and Content in ZRP Formulations on the Corrosion Prevention of Naval Steel”. Corrosion Science 44 : 1287–1309.
• [6] Hare CH. 2001. Paint Film Degradation. Mechanisms and Control, SSPC: The Society for Protective Coatings, Pittsburgh, Pennsylvania.
• [7] Wicks ZW. 1999. Organic Coatings. Science and Technology, Second Edition, Wiley-Interscience.
• [8] Lindquist A, Méssaros L, Svenson L. 1985. “Aspects of Galvanic Action of Zinc-Rich Paints Electrochemical Investigation of Eight Commercial Primers”. Journal of Oil & Colour Chemists Association 68 : 10.
• [9] Fragata FL, Sebrăo M, Serra ET. 1987. “The Influence of Particle Size and Metallic Zinc Content in the Behaviour of Zinc-Rich Paints”. Journal of Coatings Technology 6 : 12–16.
• [10] Amo BD, Giůdice CA. 1990. “Influence of Some Variables on Behaviour of Zinc-Rich Paints Based on Ethyl Silicate and Epoxy Binders”. Proceedings 6th International Corrosion Congress, Florence, Italy, April 1990, p. 347.
• [11] Pereira D, Scantlebury JD, Ferreira MGS, Almeida MC. 1990. “The Application of Electrochemical Measurements to the Study and Behaviour of Zinc–Rich Coatings”. Corrosion Science 30 : 1135−1147.
• [12] Kalendova A. 2003. “Effects of particles sizes and shapes of zinc metal on the properties of anticorrosive coatings”. Progress in Organic Coatings 46 : 324–332.
• [13] Jagtap RN, Nambiar R, Hassan SZ, Malshe VC.2007. “Predictive power for life and residual life of the zinc rich primer coatings with electrical measurement”. Progress in Organic Coatings 58 : 253–258.
• [14] Decelles G. 2018. “Corrosion Protection Systems Based on Lamellar Zinc Pigments”. Proceedings The European Corrosion Congress EUROCORR 2018, Krakow, Poland September 2018.
• [15] Yang LH, Liu FC, Han EH. 2005. “Effect of P/B on the properties of anticorrosive coatings with different particle size”. Progress in Organic Coatings 53 : 91–98.
• [16] Benda P, Kalendová A. 2013. “Anticorrosion properties of pigments based on ferrite coated zinc particles”. Physics Procedia 44 : 185–194.
• [17] Jagtap RN, Patil PP, Hassan SZ. 2008. “Effect of zinc oxide in combating corrosion in zinc-rich primer”. Progress in Organic Coatings 63 : 389–394.
• [18] Feliu Jr S, Morcillo M, Bastidas JM, Fe0liu S. 1991. “Zinc Reactivity in Zinc--Rich Coatings Co-Pigmented with Di-Iron Phosphide”. Journal of Coatings Technology 63 : 31–34.
• [19] Kalendová A, Kalenda P, Veselý SD. 2006. “Comparison of the efficiency of inorganic nonmetal pigments with zinc powder in anticorrosion paints”. Progress in Organic Coatings 57 : 1–10.
• [20] Hawkins T, Davis J, Virtanen J. 2016. “Powłoki z nanocząstkami do ochrony katodowej stali”. Materials Performance 55 : 34–39.
• [21] Ramezanzadeh B, Mohamadzadeh Moghadam MH, Shohani N, Mahdavian M. 2017. “Effects of Highly Cystalline and Conductive Polyaniline/Graphene Oxide Composites on the Corrosion Protection Performance of a Zinc-Rich Epoxy Coating”. Chemical Engineering Journal 320 : 363–375.
• [22] Fancy SF, Sabbir MA, Lau K, DeFord D. 2017. “Corrosion Performance of Nano-Particle Enriched Epoxy Primer for Marine Highway Bridge Application”. CORROSION 2017 paper no. 9539, in Materials Performance 56 : 47, 49 and 51.
• [23] Ramezanzadeh B, Ghasemi E, Mahdavian M, Changizi E, Mohamadzadeh Moghadam MH. 2015. “Characterization of covalently-grafted polyisocyanate chains onto graphene oxide for polyurethane composites with improved mechanical properties Chemical Engineering Journal 281 : 869–883.
• [24] Ahmadi A, Ramezanzadeh B, Mahdavian M. 2016. “Hybrid silane coating reinforced with silanized graphene oxide nanosheets with improved corrosion protective performance”. RSC Advances 6 : 54102–54112.
• [25] Akbarinezhad E, Ebrahimi M, Sharif F, Ghanbarzadeh A. 2014. “Evaluating protection performance of zinc rich epoxy paints modified with polyaniline and polyaniline-clay nanocomposite”. Progress in Organic Coatings 77 : 1299–1308.
• [26] Cubides Y, Su SS, Castaneda H. 2016. “Influence of Zinc Content and Chloride Concentration on the Corrosion Protection Performance of Zinc-Rich Epoxy Coatings Containing Carbon Nanotubes on Carbon Steel in Simulated Concrete Pore Environments”. Corrosion 72 : 1397–1423.
• [27] Gergely A, Török T, Pászti Z, Bertóti I, Mihály J, Kálmán E. 2013. Zinc-rich paint coatings containing ether ionic surfactant-modified or functionalized multiwalled carbon nanotube-supported polypyrrole utilized to protect cold-rolled steel against corrosion, in Applications of Carbon Nanotubes, editor Ajay Kumar Mishra, Chapter 10. Nova Science Publisher, Inc.
• [28] Schaefer K, Miszczyk A, Mills DJ, Darowicki K. 2012. “Influence of zinc particle size on electrochemical action of zinc rich paints by means of microscopic and electrochemical methods”. The European Corrosion Congress EUROCORR 2012, Istanbul, Turkey, September 2012.
• [29] Schaefer K, Miszczyk A. 2013. “Improvement of electrochemical action of zincrich paints by addition of nanoparticulate zinc”. Corrosion Science 66: 380–391.
• [30] Arianpouya N, Shishesaz M, Ashrafi A. 2013. “Evaluation of synergistic effect of nanozinc/nanoclay additives on the corrosion performance of zinc-rich polyurethane nanocomposite coatings using electrochemical properties and salt spray testing”. Surface Coatings Technology 216 : 199–2016.
• [31] Kuczyńska H., Kubista E. 2007. „Nowe podejście do formułowania powłokowych systemów ochronno-dekoracyjnych”. Ochrona przed Korozją 50 : 195–201.
• [32] Langer E, Kamińska-Bach G, Suchoń K. 2016. „Wybrane parametry termodynamiczne polimerów zakończonych grupami silanowymi oznaczone metodą odwróconej chromatografii gazowej”. Przetwórstwo Tworzyw. 5 : 445–450.
• [33] Kamińska-Bach G, Langer E. 2017. „Wykorzystanie odwróconej chromatografii gazowej do oceny stabilności kompozycji powłokowych”. Farby i Lakiery. 3 : 15–24.
• [34] Langer E., Kamińska-Bach G. 2011. „Inverse Gas Chromatography Characterization of Coatings”. Journal of Coatings Technology and Research 10 : 46–51.
• [35] Langer E., Kamińska-Bach G. 2012. „Wpływ powierzchniowej modyfikacji kredy na jej parametry termodynamiczne oznaczane techniką odwróconej chromatografii gazowej”. Przemysł Chemiczny. 91 : 1578–1581.
• [36] Kamińska-Bach G, Langer E. 2013. „Wpływ warunków analizy chromatograficznej oraz procesu sieciowania na parametry Flory-Hugginsa i parametry rozpuszczalności wybranych żywic epoksydowych”. Chemik. 67 : 301–308.
• [37] EN ISO 787-5 Ogólne metody badań pigmentów i wypełniaczy – Część 5. Oznaczanie liczby olejowe
• [38] EN ISO 2811-1 Farby i lakiery – Oznaczanie gęstości – Część 1. Metoda piknometryczna.
• [39] EN ISO 2431 Farby i lakiery – Oznaczanie czasu wypływu za pomocą kubków wypływowych.
• [40] EN ISO 3251 Farby, lakiery i tworzywa sztuczne – Oznaczanie zawartości substancji nielotnych.
• [41] EN ISO 8501-1 Przygotowanie podłoży stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów – Wzrokowa ocena czystości powierzchni – Część 1. Stopnie skorodowania i stopnie przygotowania niezabezpieczonych podłoży stalowych oraz podłoży stalowych po całkowitym usunięciu wcześniej nałożonych powłok.
• [42] EN ISO 4624 Farby i lakiery – Próba odrywania do oceny przyczepności.
• [43] EN ISO 16276-2 Ochrona konstrukcji stalowych przed korozją za pomocą ochronnych systemów malarskich – Ocena i kryteria przyjęcia adhezji/kohezji (wytrzymałości na odrywanie) powłoki – Część 2: Badanie metodą siatki nacięć i metodą nacięcia w kształcie X.
• [44] EN ISO 6272-1 Farby i lakiery – Badania nagłego odkształcenia (odporność na uderzenie) – Część 1: Badanie za pomocą spadającego ciężarka, wgłębnik o dużej powierzchni.
• [45] PN-EN ISO 1522 Farby i lakiery – Badanie metodą tłumienia wahadła.
• [46] EN ISO 1520 Farby i lakiery – Badanie tłoczności.
• [47] EN ISO 9227 Badania korozyjne w sztucznych atmosferach – Badania w rozpylonej solance.
• [48] PN-EN ISO 4628-2 Farby i lakiery – Ocena zniszczenia powłok – Określanie ilości i rozmiaru uszkodzeń oraz intensywności jednolitych zmian w wyglądzie – Część 2: Ocena stopnia spęcherzenia.

Uwagi

Praca została wykonana w ramach realizacji projektu CORNET 22/1/2017 "Nowa generacja gruntów cynkowych o ulepszonych właściwościach antykorozyjnych, użytkowych i ekologicznych"

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).