Corrosion resistance of polymer-silica-calcite textured surfaces

Abstract

Мета роботи – встановлення взаємозв'язку протикорозійних властивостей адитивних покриттів з фракційним складом формуючих текстуру компонентів. У даній роботі адитивна біфракційна текстура створена на основі сополімеру стирол-бутил-акрилату як зв’язуючого та як текстуроутворюючі наповнювачі наночастинки гідрофобізованого кремнезему та мікрочастинки гідрофобізовано стеариновою кислотою карбонату кальцію. На підкладку покриття наносилися пневматичним способом. Для оцінювання корозійної стійкості зразки занурювалися у дистильовану воду та розчин солі. Для оцінювання зміни властивостей використано кут змочування водою (метод сидячої краплі), скануюча електронна мікроскопія для спостереження за структурними змінами на поверхні. Електрохімічна імпедансна спектроскопія та потенціодинамічні поляризаційні криві були використані для оцінки корозійного потенціалу. В результаті показано, що отримані покриття не є повністю стійкими до тривалого перебування у воді. Основними дефектами є розтріскування і збільшення полярності поверхні. Це призводить до падіння кута змочування водою. Додаткове погіршення водовідштовхувальних властивостей пояснюється зменшенням адгезії полімеру до наповнювача. Згідно досліджень потенціалу самокорозії найбільш стійким виявився зразок з найбільшою кількістю мікророзмірного наповнювача і мінімальним вмістом полімеру. Для цього зразка також не спостерігалося втрати гідрофобних властивостей після тривалого занурення в корозійне середовище, хоча на поверхні утворилися тріщини. Вперше показано, що для адитивних покриттів, одержаних пневматичним розпиленням, з ієрархічною структурою поверхні можливі суттєві зміни корозійної стійкості в залежності від фракційного співвідношення мікро- та нанорозмірних формуючих текстуру частинок. Розроблено склад адитивного покриття на основі стирол-акрилового полімеру та структуроутворюючих частинок, яке характеризується підвищеною протикорозійною здатністю за рахунок співвідношення фракцій, що дозволяє сформувати структуру з високою стабільністю водовідштовхування.

Determine the relationship between the corrosion resistance properties of the additive coatings and the fractional composition of the components that form the texture. In this work, an additive bifractional texture was created on the basis of a styrene-butyl acrylate copolymer as a binder and hydrophobized silica nanoparticles and hydrophobized calcium carbonate microparticles as texture-forming fillers. The coatings were applied to the substrate by pneumatic means. To assess the corrosion resistance, the samples were immersed in distilled water and salt solution. To assess the change in properties, the angle of wetting with water (the sitting drop method) was used, and scanning electron microscopy was used to observe structural changes on the surface. Electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization curves were used to evaluate the corrosion potential. The results show that the obtained coatings are not completely resistant to prolonged exposure to water. The main defects are cracking and an increase in surface polarity. This leads to a drop in the angle of wetting with water. An additional deterioration in the water-repellent properties is due to a decrease in the adhesion of the polymer to the filler. According to the studies of self-corrosion potential, the sample with the largest amount of micro-sized filler and the lowest polymer content was the most stable. For this sample, no loss of hydrophobic properties was observed after prolonged immersion in a corrosive environment, although cracks formed on the surface. For the first time, significant changes in corrosion resistance have been shown to be possible for additive coatings obtained by pneumatic spraying with a hierarchical surface structure, depending on the fractional ratio of micro- and nanosized particles that form the texture. The composition of an additive coating based on a styrene-acrylic polymer and structure-forming particles has been developed, which is characterized by increased corrosion resistance due to the fractional ratio, which allows forming a structure with high water repellency.