Защита стали от атмосферной коррозии составами на базе низкоэрукового рапсового масла и продуктов его рафинирования

Актуальность темы

Проблема разработки неметаллических антикоррозионных консервационных материалов остается чрезвычайно острой. Это касается и защитных составов на масляной основе, эффективных в условиях временной антикоррозионной защиты техники при ее хранении на открытой площадке и под навесом. Они позволяют легко и своевременно проводить расконсервацию и переконсервацию оборудования. Их разработка развивается в нескольких направлениях:

— создание продуктов из двух технологических компонентов — масла как связующего и полифункциональной присадки;

— создание защитных составов с использованием в качестве связующего или полифункциональных присадок побочных продуктов различных производств. Такой подход позволяет решить комплекс экологических проблем, связанных, с переработкой и утилизацией отходов. Таким решением вопроса, в частности, является замена товарных нефтяных масел в антикоррозионных материалах на отработавшие;

— разработка защитных материалов на базе быстро восполняемого природного растительного рапсового масла, которое за счет естественного наличия в нем значительных количеств ингибирующих компонентов может обладать в ряде случаев и без специальных добавок достаточной защитной эффективностью, адекватной коррозионной агрессивности среды. Выбор подобного растворителя обусловлен неуклонным повышением стоимости нефтепродуктов. Другим аспектом проблемы является доступность растительных масел для их непосредственных производителей. Большое значение имеет и экологическая чистота, учитывая, что одним из опаснейших загрязнителей почв являются нефтепродукты. Растительное масло сравнительно быстро разлагается в почве на нетоксичные вещества и не наносит вреда плодородию [1].

Цель работы: изучение защитных свойств продуктов рафинирования низкоэрукового рапсового масла (НРМ) как антикоррозионных покрытий или присадок к отработавшему моторному маслу (ММО). Исследование влияния добавок микроцинка, микроцинка и микрографита, микроцинка и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) на защитную эффективность продуктов рафинирования рапсового масла. Изучение особенностей НРМ в качестве растворителя-основы в консервационных материалах, содержащих кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК) и ИФХАН-29А Задачи работы:

1. Изучение защитной эффективности НРМ и продуктов его рафинирования при коррозии стали СтЗ в нейтральном хлоридном растворе, термовлаго-камере Г-4 и натурных условияхоценка влияния пленок на их основе на кинетические параметры парциальных электродных реакций СтЗ в нейтральных хлоридных средах.

2. Изучение защитной эффективности композиций рапсового масла с КОСЖК и ИФХАН-29А по отношению к коррозии стали СтЗ в нейтральном солевом растворе, термовлагокамере Г-4 и в натурных условиях.

3. Исследование влияния тонких пленок композиций НРМ с КОСЖК и ИФХАН-29А на кинетику электрохимической коррозии стали.

4. Исследование защитной эффективности цинки углеродсодержащих материалов на основе продуктов рафинирования НРМ и кинетики парциальных электродных реакций на СтЗ под пленками таких составов.

5. Изучение мыл и фосфолипидов, выделенных из НРМ, как противокоррозионных присадок к отработавшему моторному маслу.

6. Изучение загущающей и солюбилизирующей способности КОСЖК и ИФХАН-29А по отношению к рапсовому маслу. Исследование влагопрони-цаемости композиций НРМ с КОСЖК и ИФХАН-29А, как функции природы добавки и относительной влажности воздуха.

Научная новизна:

1. Впервые получены и интерпретированы экспериментальные данные по защитной эффективности продуктов рафинирования НРМ, закономерности их влияния на кинетику парциальных электродных реакций СтЗ.

2. Впервые получены и интерпретированы экспериментальные данные по защитной эффективности композиций на основе НРМ и КОСЖК или ИФХАН-29А. Обобщены закономерности их влияния на кинетику парциальных электродных реакций на СтЗ под тонкими пленками этих составов.

3. Впервые проведен анализ влияния порошков микроцинка, микроцинка и микрографита, микроцинка и МУНТ на защитную эффективность продуктов рафинирования НРМ, определены скорости парциальных электродных реакций СтЗ под пленками этих составов. Разработаны экологически чистые антикоррозионные цинкнаполненные материалы на основе продуктов рафинирования НРМ, совмещающие защитный ингибиторный эффект с протекторной электрохимической защитой.

4. Впервые методом импедансной спектроскопии изучено сопротивление переноса катодной и анодной парциальных электродных реакций и массо-переносы на СтЗ под защитными пленками.

5. Впервые исследованы мыла и фосфатиды, выделенные из НРМ, как антикоррозионные добавки к отработавшему моторному маслу.

6. Изучены и обобщены вязкость, эмульгирующая способность, влаго-проницаемость и адгезия составов НРМ с КОСЖК и ИФХАН-29А.

Практическая значимость:

Представленные экспериментальные данные и обобщенные закономерности могут быть использованы при создании антикоррозионных консерваци-онных материалов на базе быстро возобновляемого растительного сырья, а рапсовое масло и отходы его переработки широко применяться для консервации металлоизделий и защиты от коррозии сельхозтехники в период межсезонного хранения. Полученные результаты представляют значительный интерес для фермеров-производителей рапсового масла, т.к. позволяют уменьшить затраты на утилизацию отходов и консервацию сельхозтехники.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальные результаты по защитной эффективности составов на основе ММО, НРМ и продуктов его рафинирования.

2. Экспериментальные результаты по защитной эффективности составов на основе продуктов рафинирования НРМ, модифицированных порошками цинка, цинка и графита, цинка и МУНТ, по отношению к СтЗ в нейтральном хлоридном растворе и термовлагокамере Г-4.

3. Закономерности влияния изучаемых материалов на кинетику парциальной катодной и анодной реакции на СтЗ их под тонкими пленками в нейтральном хлоридном растворе.

4. Оценка сопротивления переноса катодной и анодной парциальных электродных реакций и массопереноса на СтЗ под защитными пленками по данным импедансной спектроскопии.

5. Экспериментальные закономерности, характеризующие загущающую способность КОСЖК и ИФХАН-29А, их эмульгирующее действие, влагопро-ницаемость и адгезию покрытий.

6. Связь дисперсности составов с защитной эффективностью исследуемых материалов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на ЕШЮСОКК-2008 (Эдинбург, Великобритания), I Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии». (Плес, Ивановская область, Россия, 2008 г), IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном средах и на межфазных границах «ФАГРАН-2008» (Воронеж, 2008 г), Научно-практической конференции «Проблемы стратегии регионального развития» (Тамбов, 2006 г), Научной конференции аспирантов и преподавателей ТГТУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей, и 5 тезисов докладов, в том числе 6 в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации материалов диссертаций.

Объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав, выводы и библиографию из 159 статей отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок и 43 таблицы.