Защита от коррозии масляными композициями, модифицированными коллоидным графитом

В данной статье рассмотрено получение консервационных защитных композиций на основе отработанного моторного масла, модифицированных коллоидными формами графита и триэтаноламином. Исследованы их физико-химические характеристики. Показано, что при введении активной добавки происходит незначительное увеличение плотности, кинематической вязкости и толщины.

Аннотация статьи
плотность
отработанное моторное масло
коллоидный графит
триэтаноламин
сталь Ст3
кинематическая вязкость
Ключевые слова

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):
нейтральные масла
нейтральные смолы
асфальтены
асфальтогеновые кислоты

18,9…20,4

8,0…8,6
2,5…2,7
3,6…3.9
4,8…5,2

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 m1m2 - соответственно масса образца без покрытия и с покрытием, г; r - плотность покрытия, г/см3S - 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,
г /см3

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.

Текст статьи
  1. Исследование эффективности защиты от коррозии стальных изделий пленками на основе минерального и синтетического отработанных моторных масел / И.В. Зарапина, А.Ю. Осетров, К.Ю. Носова и др. // Тенденции развития науки и образования. – 2021. – №74. – Часть 2. – С. 138-141.
  2. Коррозионная стойкость оксидных покрытий, полученных в присутствии дисперсии углеродных нанотрубок / И.В. Зарапина, А.Ю. Осетров А.Ю., К.Ю. Носова и др. // Тенденции развития науки и образования. – 2021. – №73. – Часть 1. – С. 137-140.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 01 октября по 07 октября
Осталось 3 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
11 октября
Загрузка в eLibrary
11 октября
Рассылка печатных экземпляров
21 октября