PL229937B1 - Środek do ochrony antykorozyjnej - Google Patents

Środek do ochrony antykorozyjnej

Info

Publication number
PL229937B1
PL229937B1 PL415433A PL41543315A PL229937B1 PL 229937 B1 PL229937 B1 PL 229937B1 PL 415433 A PL415433 A PL 415433A PL 41543315 A PL41543315 A PL 41543315A PL 229937 B1 PL229937 B1 PL 229937B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
corrosion
agent
coatings
protective
solution
Prior art date
Application number
PL415433A
Other languages
English (en)
Other versions
PL415433A1 (pl
Inventor
Karol Szubert
Joanna Karasiewicz
Hieronim Maciejewski
Jarosław Wojciechowski
Grzegorz LOTA
Grzegorz Lota
Original Assignee
Politechnika Poznanska
Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznanska, Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu filed Critical Politechnika Poznanska
Priority to PL415433A priority Critical patent/PL229937B1/pl
Publication of PL415433A1 publication Critical patent/PL415433A1/pl
Publication of PL229937B1 publication Critical patent/PL229937B1/pl

Links

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest środek do ochronny antykorozyjnej zawierający fluorofunkcyjne silany.
Do niedawna ochrona antykorozyjna opierała się głównie na stosowaniu do obróbki metali i powłok - metali ciężkich - będących inhibitorami procesu korozyjnego. Niestety, większość tego typu inhibitorów korozji jest toksyczna - na przykład związki Cr (VI). Obecnie powłoki chromianowe ze względu na kancerogenność i toksyczność względem środowiska są wycofywane z użycia. Obecnie rozważne są nowe środki antykorozyjne oparte o związki krzemu.
Wang opisał wyniki porównania powłok do ochronny antykorozyjnej stali na bazie n-dodecylotrietoksysilanu oraz perfluordecylotrietoksysilanu, stali [Wang Hai-ren, Xiao Zhen, Qu Jun-e, Yang Hongwei, Cao Zhi-yong, Guo Xing-peng, Journal of Iron and Steel Research, International, 2013, 20 (12), 75-81], Otrzymane powłoki dobrze zabezpieczają powierzchnię stali przed korozją. Lepsze rezultaty uzyskano dla powłok otrzymanych z fluorowanego silanu, jednakże związki te są drogie ze względu na skomplikowanym proces ich syntezy.
Jerman zastosował do wytworzenia powłoki ochronnej na powierzchni glinu dwufunkcyjne silseskwioksany (POSS) zawierające ugrupowanie perfluorooktylowe. Autorzy wykazali, że otrzymane powłoki wykazywały dobre hamowanie korozji, dodatkowo obecność grup perfluorooktylowych wpływała korzystnie na zahamowanie korozji poprzez nadanie bardziej hydrofobowego charakteru pokrytej powierzchni [lvan Jerman, Boris Orel, Angela Surca Vuk, Matjaź Kożelj, Janez Kovac; Thin Solid Films, 2010, 518, 27102721], Do wytworzenia stosowanych przez Jerman’a związków, otrzymywanych na drodze hydrolitycznej kondensacji stosowane są między innymi perfluorooktylotrietoksysilany, które są drogie i trudne do otrzymywania, co miedzy innymi skutkuje dużymi kosztami wytworzenia powłoki ochronnej.
Celem wynalazku było wytworzenie środka do ochronny antykorozyjnej zawierającego związki krzemu, które są tańsze, a ich synteza jest prostsza.
Przedmiotem wynalazku jest środek do ochronny antykorozyjnej zawierający fluorofunkcyjne silany o ogólnym wzorze 1:
HCF2(CF3)x(CH2)yO(CH2)3Si(R’)3 (i) w którym:
- R1 oznacza grupę alkoksylową zawierającą od 1 do 4 atomów węgla,
- x przyjmuje wartość od 1 do 12, a y przyjmuje wartość od 1 do 4, w formie roztworu silanu w rozpuszczalniku wybranym z rozpuszczalników alifatycznych, aromatycznych oraz alkoholi lub eterów, z których optymalnymi są toluen lub alkohole metylowy lub etylowy lub ich mieszaniny.
Środek według wynalazku zawiera fluorofunkcyjne silany o ogólnym wzorze 1 oraz co najmniej jeden z rozpuszczalników wybranych z grupy rozpuszczalników alifatycznych, aromatycznych oraz alkoholi lub eterów.
Środek antykorozyjny według wynalazku może być nanoszony na powierzchnie metalu w dowolny sposób, np. poprzez zanurzanie, natryskiwanie, powlekanie, itp. W przypadku metody zanurzeniowej konieczne jest stosowanie środka o stężeniu nie mniejszym niż 0,25%, gdyż jak wykazał Arkles [B. Arkles, Chem. Tech., 7 (12), 1977, 766] jest to minimalne stężenie, jakie musi mieć środek ochronny nanoszony metodą zanurzeniową. Jako środek według wynalazku stosuje się roztwory zawierające od 0,25 do 25% odpowiedniego fluorokarbofunkcyjnego silanu lub ich mieszaniny, korzystnie 2-25%.Przy stężeniach poniżej 2% należy wydłużyć czas kontaktu środka z zabezpieczaną powierzchnią.
Środek może być stosowany do ochrony wszelkich powierzchni metalicznych, tzn. metali i ich stopów, w szczególności takich jak stal, aluminium, miedź, cynk, tytan).
Środek stosuje się w ilości nie mniejszej niż 0,1 mmol na 1 cm2 powierzchni metalu.
Środek będący przedmiotem wynalazku może być stosowany do wytworzenia na powierzchni metali lub ich stopów powłoki ochronnej, chemicznie związanej z powierzchnią w wyniku reakcji hydro litycznej kondensacji grup hydroksylowych, znajdujących się na powierzchni metalu, z grupami alkoksylowymi fluorosilanu o wzorze ogólnym 1. Proces hydrolitycznej kondensacji zachodzi w szerokim zakresie pH roztworu od 1-14, przy czym w środowisku kwaśnym szybciej przebiega hydroliza, zaś w środowisku zasadowym - kondensacja [J. Chruściel, E. Leśniak, M. Fejdyś, POLIMERY 2008, 53, 709], W celu przyspieszenia procesu układ środek ochronny-metal można ogrzać, przy czym nie należy stosować temperatur zbliżonych lub wyższych od temperatury wrzenia rozpuszczalnika, korzystnie jest prowadzić proces w temperaturze pokojowej. Przed przystąpieniem do nanoszenia środka powierzchnię
PL 229 937 Β1 metalu oczyszcza się w celu usunięcia wszelkich zabrudzeń i pyłów przy zastosowaniu powszechnie znanych metod oczyszczania.
Środek można nanosić stosując dostępne sposoby nanoszenia ciekłych środków ochronnych: malowanie, natrysk, zanurzanie, sonikację. Proces nakładania korzystnie jest prowadzić w temperaturze pokojowej. Następnie otrzymane powłoki suszy się w temperaturze pokojowej lub podwyższanej. Podczas suszenia ma miejsce usuwanie wody oraz dokondensowanie wszystkich grup sililowych - sieciowanie powłoki ochronnej. Podczas suszenia elementy metalowe pokryte powłoką ochronną powinny znajdować się w pozycji pionowej.
Środek według wynalazku jest dużo tańszy od dotychczas znanych, gdyż zawiera fluorofunkcyjne silany otrzymane w reakcji fluorowanych alkoholi z chlorkiem alilu, a następnie otrzymany produkt pośredni jest poddawany reakcji hydrosililowania z trialkoksysilanem. Metoda ta, znana z opisu patentowego nr PL 217 830 jest tania i efektywna, co istotnie wpływa na koszty otrzymywania środka ochronnego według wynalazku.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I
A. Przygotowanie środka
Przygotowano 5% roztwór oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu w metanolu poprzez zmieszanie 5 mL oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu o wzorze HCF2(CF2)3(CH2)O(CH2)3Si(OC2H5)3 i 95 mL metanolu. Roztwór mieszano przez okres 30 minut w temperaturze pokojowej.
B. Wykonanie powłok
Płytki stali nierdzewnej 304 przemyto kolejno acetonem oraz 10% wodnym roztworem KOH w celu oczyszczenie i odblokowania grup hydroksylowych znajdujących się na powierzchni stali. Tak przygotowane płytki stali nierdzewnej 304 zanurzono w naczyniu zawierającym środek wg punktu A. Następnie, naczynie to zostało umieszczone w myjce ultradźwiękowej na okres 15 minut. Po procesie osadzania, płytki stali nierdzewnej 304 z naniesionymi powłokami oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu suszono w pozycji pionowej w temperaturze 80°C, przez okres jednej godziny. Otrzymane powłoki ochronne scharakteryzowano elektrochemicznie (badanie polaryzacji liniowej (± 250 mV) w 3,5% roztworze chlorku sodu) w celu oszacowania szybkości zachodzących procesów korozyjnych - tabela 1.
Przykład II
Przygotowano 5% roztwór oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu w metanolu poprzez zmieszanie 5 mL oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu o wzorze HCF2(CF2)3(CH2)O(CH2)3Si(OC2H5)3 i 95 mL metanolu. Roztwór mieszano przez okres 30 minut w temperaturze pokojowej. Następnie, płytki stali nierdzewnej 304 przemyto kolejno acetonem oraz 10% wodnym roztworem KOH w celu oczyszczenia i odblokowania grup hydroksylowych znajdujących się na powierzchni stali. Tak przygotowane płytki stali nierdzewnej 304 zanurzono w naczyniu zawierającym 5% roztwór oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu w metanolu na okres 5 minut. Po wyjęciu z roztworu modyfikatora, nadmiar płynu zalegający na płytkach stali nierdzewnej 304 osuszano za pomocą papierowego ręcznika (w pozycji pionowej) i pozostawiano na powietrzu na okres 3 minut. Proces zanurzania w roztworze oraz suszenia na powietrzu powtarzano trzykrotnie. Następnie, płytki suszono w pozycji pionowej w temperaturze 80°C, przez okres jednej godziny. Otrzymane powłoki ochronne scharakteryzowano elektrochemicznie (badanie polaryzacji liniowej (± 250 mV) w 3,5% roztworze chlorku sodu) w celu oszacowania szybkości zachodzących procesów korozyjnych - tabela 1.
T a b e I a 1
Wartości potencjału i prądu korozji poszczególnych próbek. Podane wartości potencjału korozji wyznaczono w odniesieniu do nasyconej elektrody kalomelowej (SCE)
Lp. Potencja! korozji |mVl Prąd korozji [nA-cm1]
Stal nierdzewna 304 -105 3
Przykład I -6 i 0.8
Przykład II -49 0.7
PL 229 937 Β1
Zastosowanie środka zawierającego fluorofunkcyjne silany do wytworzenia powłok zapewniających ochronę przed korozją zapewnia polepszenie właściwości ochronnych stali nierdzewnej 304. Potencjał równowagowy (potencjał korozji) tej stali przesuwa się w kierunku wartości bardziej dodatnich (bardziej szlachetnych), a gęstość prądu wymiany (prądu korozji) zmniejsza się, co przedstawia tabela 1. Wzrost wartości potencjału równowagowego (korozji) oraz zmniejszenie wartości prądu wymiany (korozji) badanej próbki oznacza zmniejszenie szybkości procesów utleniania (roztwarzania) składników stali nierdzewnej 304. Proces roztwarzania składników stopowych stali nierdzewnej 304 ulega znacznemu zahamowaniu. Poprzez wytworzenie wiązań metal-O-Si dochodzi do zablokowania miejsc aktywnych na powierzchni stali, które narażone są na bezpośredni atak czynników utleniających (jony H+ oraz O2). Ponadto, poprzez wytworzenie się wiązań Si-O-Si pomiędzy cząsteczkami oktafluoropentyloksypropylotrietoksysilanu dostęp do miejsc aktywnych na powierzchni stali jest znacznie utrudniony. Ponadto, grupy fluorokarbofunkcyjne obecne w omawianych silanach powodują zwiększenie właściwości hydrofobowych stali nierdzewnej 304.

Claims (3)

1. Środek do ochronny antykorozyjnej zawierający fluorofunkcyjne silany o ogólnym wzorze 1:
HCF2(CF2)x(CH2)yO(CH2)3Si(R’)3 d) w którym:
- R1 oznacza grupę alkoksylową zawierającą od 1 do 4 atomów węgla,
- x przyjmuje wartość od 1 do 12, a y przyjmuje wartość od 1 do 4, oraz rozpuszczalnik wybrany z rozpuszczalników alifatycznych, aromatycznych oraz alkoholi lub eterów, lub ich mieszanin, przy czym stężenie silanu wynosi od 0,25 do 25%.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik zawiera toluen lub alkohol metylowy lub alkohol etylowy.
3. Środek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stężenie silanu jest wyższe od 2%.
PL415433A 2015-12-29 2015-12-29 Środek do ochrony antykorozyjnej PL229937B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415433A PL229937B1 (pl) 2015-12-29 2015-12-29 Środek do ochrony antykorozyjnej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415433A PL229937B1 (pl) 2015-12-29 2015-12-29 Środek do ochrony antykorozyjnej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL415433A1 PL415433A1 (pl) 2017-07-03
PL229937B1 true PL229937B1 (pl) 2018-09-28

Family

ID=59201273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL415433A PL229937B1 (pl) 2015-12-29 2015-12-29 Środek do ochrony antykorozyjnej

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL229937B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL415433A1 (pl) 2017-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akhtar et al. Enhancement of anticorrosion property of 304 stainless steel using silane coatings
JP2768556B2 (ja) 金属基材の非クロム性不動態化
JP4122135B2 (ja) 2官能性ポリサルファシランを使用する金属の腐食防止
EP1163297B1 (en) Method of treating metals using amino silanes and multi-silyl-functional silanes in admixture
ES2671513T3 (es) Sistemas de silano acuosos para la protección ante corrosión blanca y protección anticorrosión de metales
JP6053687B2 (ja) 金属表面を更なるコーティング前に前処理するための又は前記表面を処理するための水性組成物
Rouzmeh et al. Steel surface treatment with three different acid solutions and its effect on the protective properties of the subsequent silane coating
Vignesh et al. Surface modification, characterization and corrosion protection of 1, 3-diphenylthiourea doped sol-gel coating on aluminium
JP6440581B2 (ja) クロムフリーの化成被覆
US5068134A (en) Method of protecting galvanized steel from corrosion
JP6058215B2 (ja) クロム表面のカソード防食方法
Tavandashti et al. Corrosion protection evaluation of silica/epoxy hybrid nanocomposite coatings to AA2024
WO2000046312A1 (en) Method of treating metals using vinyl silanes and multi-silyl-functional silanes in admixture
Collazo et al. Corrosion protection properties of anodized AA2024T3 alloy sealing with organic-based species
KR101212577B1 (ko) 부식 억제 화합물들 및 그의 용도
Sugama Cerium acetate-modified aminopropylsilane triol: A precursor of corrosion-preventing coating for aluminum-finned condensers
ES2354691T3 (es) Aclarado final sin cromo para superficies metálicas fosfatadas.
US3061467A (en) Method of coating metals with an aque-
JP6275975B2 (ja) クロムフリー化成被覆
US20170009083A1 (en) Silane Containing Coatings
KR20250058751A (ko) 금속성 기판을 전처리하는 방법
JP2018095969A (ja) クロムフリー化成被覆
Ditama et al. Imidazoline derivatives based on silane functional group as corrosion inhibitor on mild steel
DE1233522B (de) Korrosionsschuetzende, luft- oder ofentrocknende UEberzugsmittel fuer Metalle
BR112020008635A2 (pt) composição aquosa de pré-tratamento, método para preparar uma composição de pré-tratamento de metal e método para revestir uma superfície metálica