«Розумний» протикорозійний пігмент на основі подвійно-шарового гідроксиду: конструювання та вивчення властивостей

Paint coatings are widely used for decorative purposes and to prevent corrosion of metal surfaces. However, regular paint coating only provides passive protection of the metal. To create an active type of corrosion protection, various anti-corrosion additives are added to paint formulations. As a result of analyzing available data, a bi-functional (colored and anti-corrosion) pigment was theoretically constructed as monophase Zn-Al-tripolyphosphate LDH with the generalized formula Zn0.8Al0.2(P3O10)0.04. In this LDH, Zn2+ as “host” cation and Al3+ as “guest” cation govern white color of the pigment, and intercalated tripolyphosphate-anions – corrosion inhibitor. A continuous constant pH synthesis at a temperature of 70°С was selected as a preparation method. This method was used to prepare theoretically constructed pigment. The crystal structure of the pigment sample was studied by means of X-ray diffraction, morphology and particle size were determined by means of scanning electron microscopy, thermal properties were evaluated by means of thermogravimetry. Color characteristics were recorded using the color comparator, anti-corrosion properties were evaluated by recording anodic polarization curves of 08KP steel in 5 % (wt.) Na2SO4 solution with and without the pigment extract. By means of X-ray diffraction analysis, it was found that bi-phase precipitate, containing the constructed LDH (with Zn(OH)2 structure) and Zn-Al LDO (ZnO structure) was formed. This indicated partial decomposition of LDH during synthesis, but the reason for it is unknown. By means of SEM, the formation of agglomerates of the same particles with high surface area was found. The study of color characteristics revealed that the prepared pigment has high whiteness value (diffuse reflection coefficient above 90 %, color purity below 1 %, lightness above 96 %). This is due to the color of both LDH and LDO phases. By recording anodic polarization curves, it was found that corrosion rate in the presence of water extract of the pigment is lower by 5.36 times (corrosion current density decreased from 5.63 mA/cm2 to 1.03 mA/cm2. All of this shows that a bi-functional pigment was prepared, which has great pigment properties, high whiteness, and high anti-corrosion properties.Лакокрасочные покрытия широко используются в мире как для придания декоративных свойств, так и для защиты металлических изделий от коррозии. Однако обычные лакокрасочные покрытия обладают только пассивным типом защиты металла. Для создания активного типа противокоррозионной защиты в лакокрасочные покрытия вводят отдельные антикоррозионные добавки. В результате анализа имеющихся данных в качестве би-функционального (одновременно цветового и противокоррозионного) пигмента теоретически был сконструирован монофазный Zn-Al-триполифосфатный СДГ общей формулы Zn0.8Al0.2(P3O10)0.04. В данном СДГ Zn2+ как катион-«хозяин» и Al3+ как катион-«гость» отвечают за белый цвет пигмента, а интеркалированный триполифосфат-анион – ингибитор коррозии. В качестве метода получения был выбран непрерывный синтез при равновесном рН при температуре 70°С. Данным методом получен образец сконструированного теоретически пигмента. Кристаллическая структура образца изучена методом рентгенофазового анализа, морфология и размер частиц методом сканирующей электронной микроскопии, термические свойства методом термогравиметрии. Цветовые характеристики были получены с помощью компаратора цвета, противокоррозионные свойства изучены электрохимически методом снятия анодных поляризационных кривых стали 08Кп в 5 % (масс.) растворе Na2SO4 c экстрактом пигмента и без экстракта. Методом рентгенофазового анализа показано формирование би-фазного продукта, состоящего из сконструированного СДГ (со структурой Zn(OH)2) и Zn-Al СДО (со структурой ZnO). Это указывает на частичный распад СДГ в момент получения, причина распада не выявлена. Методом СЭМ показано формирование одинаковых частиц, являющихся агломератами боле мелких частиц, обладающих высокоразвитой поверхностью. Изучение цветовых характеристик выявило, что полученный пигмент имеет высокую степень белизны (коэффициент диффузного отражения более 90 %, чистота цвета менее 1 %, светлота более 96 %). Это обусловлено цветом как СДГ-фазы, так и СДО-фазы. Методом снятия анодных поляризационных кривых показано снижение скорости коррозии стали в присутствии водного экстракта пигмента в 5,36 раза (плотность тока коррозии снижается с 5.63 мА/см2 до 1.03 мА/см2). Все это четко доказывает, что синтезирован би-функциональный «умный» пигмент, имеющий высокие пигментные свойства, высокую степень белизны и высокие коррозионно-защитные свойстваЛакофарбові покриття широко використовуються в світі як для надання декоративних властивостей, так і для захисту металевих виробів від корозії. Однак звичайні лакофарбові покриття мають тільки пасивним типом захисту металу. Для створення активного типу протикорозійного захисту у лакофарбові покриття вводять окремі антикорозійні добавки. В результаті аналізу даних в якості бі-функціонального (одночасно кольорового і протикорозійного) пігмента теоретично був сконструйований монофазний Zn-Al-триполіфосфатний ПШГ загальної формули Zn0.8Al0.2(P3O10)0.04. В даному СДГ Zn2+ я катіон-«хазяїн» і Al3+ як катіон-«гість» відповідають за білий колір пігменту, а інтеркальвоний триполіфосфат-аніон –інгібитор корозії. В якості методу отримання був обраний безперервний синтез при рівноважному рН при температурі 70 °С. Даним методом отримано зразок сконструйованого теоретично пігменту. Кристалічна структура зразку вивчена методом рентгенофазового аналізу, морфологія і розмір часток методом скануючої електронної мікроскопії, термічні властивості методом термогравіметрії. Характеристики кольору були отримані за допомогою компаратору кольору, протикорозійні властивості вивчені електрохімічно методом зняття анодних поляризаційних кривих сталі 08Кп в 5 % (масс.) розчині Na2SO4 з екстрактом пігменту та без екстракту. Методом рентгенофазового аналізу встановленоформування бі-фазного продукту, що складається із сконструйованого ПШГ (із структурою Zn(OH)2) та Zn-Al ПШО (із структурою ZnO). Це вказує на частковий розпад ПШГ в момент отримання, причина розпаду не виявлена. Методом СЕМ показано формування однакових часток, які є агломератами більш мілких часток, та мають високорозвинену поверхню. Вивчення характеристик кольору виявило, що отриманий пігмент має високу ступінь білого (коефіціент дифузного відбиття більше 90 %, чистота кольору менше 1 %, світлота більше 96 %). Це обумовлено кольором як ПШГ-фази, так і ПШО-фази. Методом зняття анодних поляризаційних кривих показано зниження швидкості корозії сталі в присутності водного екстракту пігмента в 5,36 рази (густина струму корозії знижується з 5.63 мА/см2 до 1.03 мА/см2). Все це чітко доводить, что синтезовано бі-функціональний «розумний» пігмент, що має високі пігментні властивості, високу ступінь білого та високі корозійно-захисні властивост