В настоящее время, исходя из дороговизны коррозионностойких металлических материалов, существенные противокоррозионные решения на стадиях проектирования и строительства минимальны. Поэтому противокоррозионные мероприятия проводят, главным образом, на стадии эксплуатации, для чего используют самые разнообразные консервационные материалы [1, с. 139].
Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью рационального использования и хранения металлических изделий.
Составы на масляной основе позволяют технологично и своевременно проводить переконсервация и расконсервацию оборудования, что часто бывает невозможно при использовании большинства других неметаллических защитных материалов, например, лакокрасочных [2, с. 138].
Цель данной работы заключается в определении некоторых физико-химических характеристик масляных покрытий, модифицированных коллоидными формами графита, которые предлагается использовать для консервации техники, в том числе при ее хранении на открытой площадке и под навесом, а также запасных частей, например, в неотапливаемом помещении.
Для проведения экспериментальных исследований были предложены противокоррозионные композиции, содержащие в качестве растворителя-основы регенерированное отработанное моторное масло (ММО) и 1,0 масс. % модифицирующей добавки. В качестве этого компонента использовали суспензию коллоидного графита (0,005 …0,05 масс. %) в триэтаноламине.
Указанные консервационные составы предлагается применять для защиты стальных изделий от атмосферной коррозии.
ММО было получено сливом непосредственно из картера двигателя трактора через ~ 500 мото-часов работы. В табл. 1 приведены физико-химические характеристики ММО.
Таблица 1
Физико-химические характеристики ММО
|
Показатель |
ММО |
|---|---|
|
Температура вспышки в открытом тигле, ° С, не ниже |
100 |
|
Массовая доля воды, %, не более |
2 |
|
Содержание механических примесей, масс. % |
1 |
|
Щелочное число мг КОН/г |
1,85 |
|
Кислотное число мг КОН/г |
0,4 |
ММО представляют собой смесь, состав которой носит усредненный характер. Фракционный состав использованного ММО приведен в табл. 2.
Таблица 2
Фракционный состав ММО
|
Фракционный состав |
Содержание, масс. % |
|---|---|
|
Неорганическая часть |
0,03…4,0 |
|
Вода |
0…0,5 |
|
Механические примеси |
0,2…5,0 |
|
Органическая часть |
90,5…99,7 |
|
Летучие углеводороды |
0,5…3,0 |
|
Минеральное масло |
71,6…75,3 |
|
Продукты окисления углеводородов (тяжелые углеводороды): |
18,9…20,4 |
Под коллоидным графитом в данном случае понимаются структуры с количеством графеновых слоев не более 100. Средний латеральный размер частиц, приведенный к сферическому, составляет 50 мкм. Процесс получения в упрощенном виде состоит из интеркаляции ионов в межслойное пространство графита и непосредственно расщепления материала.
Приготовление указанных композиций осуществлялось с помощью гомогенизатора.
Плотность составленных масляных композиций определяли ареометром типа АН.
Кинематическую вязкость консервационных составов определяли с помощью вискозиметра типа ВПЖ. Составленные масляные композиции протекали через капилляр под действием силы тяжести. Время ее истечения фиксировали и, зная определенный объем, рассчитывали вязкость при заданной температуре по формуле:
здесь n – кинематическая вязкость раствора, мм2/с, k – постоянная вискозиметра, Т – время истечения, с, g – ускорение свободного падения, м/с2.
Оценка толщины нанесённых защитных пленок, формирующихся на металлической поверхности в изотермических условиях, проводилась следующим образом. Для нанесения покрытия изучаемых композиций образцы из стали Ст3 погружали в ванну с составом (комнатная температура) на 10 с, после чего они выдерживались в подвешенном состоянии на воздухе при комнатной температуре в течение суток для стекания избытка масляной композиции и формирования защитной пленки. Толщину покрытия h, мкм определяли по изменению массы в соответствии с формулой:
где m1, m2 - соответственно масса образца без покрытия и с покрытием, г; r - плотность покрытия, г/см3; S - поверхность образцов, см2.
Некоторые характеристики полученных консервационных композиций из ММО представлены в табл. 3.
Таблица 3
Физико-химические характеристики масляных композиций
|
Содержание коллоидного графита, масс. % |
Плотность, при 20 °С |
Кинематическая вязкость, мм2/с при 20 °С |
Толщина покрытия h, мкм |
|---|---|---|---|
|
0 |
0,860 |
23 |
12 |
|
0,005 |
0,925 |
25 |
16 |
|
0,01 |
0,919 |
25 |
16 |
|
0,02 |
0,920 |
25 |
16 |
|
0,03 |
0,916 |
24 |
15 |
|
0,05 |
0,917 |
24 |
15 |
Из табл. 3 видно, что при введении активной добавки происходит незначительное увеличение плотности и вязкости полученных консервационных композиций. Таким образом, можно говорить о небольшой загущающей способности модифицирующей добавки. Причем она практически не зависит от соотношения компонентов – коллоидного графита и триэтаноламина.
Также происходит незначительное увеличение толщины покрытия и, следовательно, увеличивается расход материала на единицу площади поверхности. Зависимость от концентрации коллоидного графита или триэтаноламина по-прежнему не наблюдается.
Предполагается, что загущение масляной основы в присутствии активной добавки обусловлено образованием в композициях мицеллярной структуры. Повышение вязкости мицеллярных растворов, очевидно, происходит в результате агрегации мицелл.
Кроме того, наличие атома азота и гидроксогруппы в молекуле триэтаноламина может привести к значительному упрочнению внутримицеллярных водородных связей. Возможно, образуются ассоциаты (димеры), которые и являются основой для образования пластинчатых мицелл.
