СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В СОЗДАНИИ ПОЛИМЕРНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

А.Ю.Бойцов – генеральный директор ООО «НПО «СпецПолимер»

Е.А.Меркович – директор по качеству ООО «НПО «СпецПолимер», к.х.н.

Постоянно ужесточающиеся требования к противокоррозионным покрытиям в нефтегазовой и в других отраслях промышленности иллюстрируют тот факт, что производящиеся на сегодняшний момент покрытия нуждаются в модификации и внедрении принципиально новых высокотехнологичных решений.

Мировая практика производства защитных покрытий показывает, что введение минеральных наполнителей в полимерную матрицу значительно увеличивает эксплуатационные характеристики покрытий. В настоящее время в лаборатории НПО «СпецПолимер»  проводятся интенсивные исследования по созданию полимерных композитов с применением наполнителей, способных к расслоению (эксфолиации) на единичные слои нанометровой толщины в полимерной матрице. Именно наноматериалы с высокой степенью эксфолиации слоистых частиц показывают улучшенные барьерные свойства, обладают высокой деформационной теплостойкостью и огнестойкостью. Существенные изменения в эксплуатационных свойствах материалов происходят при низком содержании эксфолиированного наполнителя, т.е. без существенного увеличения плотности и ухудшения перерабатываемости материала.

В настоящее время монтмориллонит (ММТ) является одним из самых распространенных нанонаполнителей и позволяет существенно улучшить ударные характеристики, термостойкость, прочность широкого спектра композиционных материалов. Благодаря «плоской» форме частиц ММТ возможно создание материалов, в которых пластинки глины располагаются друг над другом образуя высоко текстурированные слои в полимерной матрице. Диффузия газов в таких структурах происходит на порядок медленнее, чем для материала полимерной матрицы – это приводит к улучшению барьерных свойств и снижению горючести. Причём эффект проявляет себя уже при небольшом содержании наполнителя (2-5 об.%). Для сравнения в традиционных композиционных материалах степень наполнения составляет 10-30 об.%.

            Планарное расположение частиц глины параллельно защищаемой поверхности обеспечивает наибольшее снижение проницаемости материала, что существенно снижает скорость коррозии защищаемых изделий [1]. Важно отметить, что понижение газопроницаемости характерно для нанокомпозитов, содержащих достаточное количество анизотропных частиц — тонких нанопластин с высоким характеристическим отношением порядка L/d=50 и выше. Барьерные свойства возрастают по мере увеличения концентрации глины [2]. При этом известно, что скорость коррозии металла при введении в покрытие глины снижается намного больше, чем собственно проницаемость воды или кислорода. Например, если проницаемость по водяному пару и кислорода покрытий на основе эпоксидной смолы снижается примерно на 30%, при содержании 1% глины в матрице, то скорость коррозии уменьшается более чем в 9 раз [3-5] . Все данные, представленные в литературе, качественно достаточно близки для различных полимерсиликатных систем.

            Имеющиеся литературные данные свидетельствуют о том, что для достижения заметного изменения проницаемости модифицированных ММТ полимерных покрытий и, соответственно, снижения скорости коррозии защищаемого материала, требуется добиться эксфолиации тактоидов неорганического наполнителя в матрице полярного полимера. Детальное изучение текстуры покрытий из нанокомпозитов полимочевина/глина, полученных в результате НИОКР, проведенных специалистами НПО «СпецПолимер» и ИНХС им. А.В. Топчиева РАН, показало, что при нанесении на защищаемую от коррозии поверхность, нанонаполнитель не только эксфолиируется на отдельные нанопластины, но и располагается параллельно плоскости защищаемой поверхности.

В результате работ, проведенных НПО «СпецПолимер» в сотрудничестве со специалистами ИНХС им. А.В. Топчиева РАН (г. Москва) за период с 2008 по 2012 годы, были разработаны принципиально новые наноструктурированные полимерные материалы, предназначенные для противокоррозионной защиты наземных и подземных металлоконструкций, технологического оборудования и строительных сооружений, эксплуатирующихся в экстремальных условиях. При разработке опирались на промышленный опыт разработки и производства защитных полимерных покрытий на основе полимочевины (НПО «СпецПолимер») и научно-исследовательские компетенции сотрудников ИНХС им. А.В. Топчиева РАН[i] в области разработки и внедрения нанокомпозитов.