RU2807930C1 - Method for producing anti-corrosion pigment - Google Patents
Method for producing anti-corrosion pigment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807930C1 RU2807930C1 RU2023111521A RU2023111521A RU2807930C1 RU 2807930 C1 RU2807930 C1 RU 2807930C1 RU 2023111521 A RU2023111521 A RU 2023111521A RU 2023111521 A RU2023111521 A RU 2023111521A RU 2807930 C1 RU2807930 C1 RU 2807930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- pigment
- stirring
- microtalc
- sodium nitrite
- Prior art date
Links
- 239000000049 pigment Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N manganate Chemical compound [O-][Mn]([O-])(=O)=O LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 23
- 239000002966 varnish Substances 0.000 abstract description 10
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 6
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- UAJMEYCHOVZMRB-UHFFFAOYSA-N magnesium dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Mg+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O UAJMEYCHOVZMRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- JYLNVJYYQQXNEK-UHFFFAOYSA-N 3-amino-2-(4-chlorophenyl)-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(CN)C1=CC=C(Cl)C=C1 JYLNVJYYQQXNEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical class [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPHOYESWVFOEGJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Pb] Chemical compound [Cr].[Pb] MPHOYESWVFOEGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKHRHBKHJRFZQQ-UHFFFAOYSA-N [Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Mn+2] Chemical class [Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Mn+2] QKHRHBKHJRFZQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 231100000584 environmental toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical group [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052572 stoneware Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями, а именно к способу получения противокоррозионного пигмента.The invention relates to the field of protecting metals from corrosion with paint and varnish coatings, namely to a method for producing an anti-corrosion pigment.
Способность лакокрасочных покрытий защищать металлы от коррозии в значительной степени определяется противокоррозионной эффективностью входящих в состав покрытий пигментов. К наиболее эффективным противокоррозионным пигментам относятся высокодисперсные вещества, содержащие хром в высшей степени окисления (см. книгу Ермилов П.И., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. - Л.: Химия, 1987. - 200 с). Однако оборотной стороной высокой ингибирующей способности хромсодержащих пигментов является экотоксичность, сопряженная с длительной циркуляцией в окружающей среде. Во многих промышленно-развитых странах использование пигментов данного типа запрещено на законодательном уровне (Директива ЕС №2000/53/ЕС).The ability of paint and varnish coatings to protect metals from corrosion is largely determined by the anti-corrosion effectiveness of the pigments included in the coatings. The most effective anti-corrosion pigments include highly dispersed substances containing chromium in the highest degree of oxidation (see the book Ermilov P.I., Indeikin E.A., Tolmachev I.A. Pigments and pigmented paints and varnishes. - L.: Chemistry, 1987. - 200 s). However, the downside of the high inhibitory ability of chromium-containing pigments is ecotoxicity associated with long-term circulation in the environment. In many industrialized countries, the use of pigments of this type is prohibited by law (EC Directive No. 2000/53/EC).
Как альтернатива хром(VI)-содержащим пиментам часто рассматриваются фосфаты цинка и других металлов. В качестве фосфатсодержащих пигментов в основном используются фосфаты цинка Zn3(PO4)2⋅nH2O и хрома Cr(PO4)⋅nH2O, которые представляют собой нетоксичные кристаллогидраты, (см. книгу Корсунский Л.Ф., Калинская Т.В., Степин С.Н. Неорганические пигменты. Справ. изд. - СПб.: Химия, 1992. - 336 с.).Phosphates of zinc and other metals are often considered as an alternative to chromium(VI)-containing pymentos. Zinc phosphates Zn 3 (PO 4 ) 2 ⋅nH 2 O and chromium Cr (PO 4 ) ⋅nH 2 O, which are non-toxic crystalline hydrates, are mainly used as phosphate-containing pigments (see the book Korsunsky L.F., Kalinskaya T .V., Stepin S.N. Inorganic pigments. Reference edition - St. Petersburg: Khimiya, 1992. - 336 pp.).
Общим недостатком фосфатных пигментов, используемых в лакокрасочных материалах противокоррозионного назначения, является низкая эффективность на начальных стадиях развития подпленочного коррозионного процесса (см. Wienand Н., Ostertag W. Anorganische Korrosionsschutzpigmente-Uberblick und neuere Entwicklung // Farbe und Lack. - 1982. Bd.88. - №3. - S. 183-188). Поэтому, как показывают исследования, по противокоррозионной эффективности фосфатные пигменты во многих случаях уступают хроматным (см. F. de L.Fragata, J. Е. Dopico Anticorrosive behaviour of zinc phosphate in alkyd and epoxy binders J. Oil and Colour Chem. Assoc. 1991. 74, №3, c. 92-97).A common disadvantage of phosphate pigments used in anti-corrosion paints and varnishes is their low efficiency at the initial stages of development of the under-film corrosion process (see Wienand N., Ostertag W. Anorganische Korrosionsschutzpigmente-Uberblick und neuere Entwicklung // Farbe und Lack. - 1982. Bd. 88. - No. 3. - S. 183-188). Therefore, as studies show, in terms of anti-corrosion effectiveness, phosphate pigments are in many cases inferior to chromate ones (see F. de L. Fragata, J. E. Dopico Anticorrosive behavior of zinc phosphate in alkyd and epoxy binders J. Oil and Color Chem. Assoc. 1991. 74, No. 3, pp. 92-97).
Группу противокоррозионных пигментов, представляющих экологически безвредную альтернативу хром- и свинецсодержащим пигментам, представляют собой сложные оксиды (см. Ziganshina, М., Stepin, S., Karandashov, S., & Mendelson, V. (2020). Complex oxides - non-toxic pigments for anticorrosive coatings. In Anti-Corrosion Methods and Materials (Vol. 67, Issue 4, pp. 395-405). https://doi.org/10.1108/acmm-12-2019-2222). Эти пигменты относятся к противокоррозионным, защищающим металл посредством придания щелочной реакции коррозионной среде, проникающей к металлу.A group of anti-corrosion pigments that represent an environmentally friendly alternative to chromium- and lead-containing pigments are complex oxides (see Ziganshina, M., Stepin, S., Karandashov, S., & Mendelson, V. (2020). Complex oxides - non- toxic pigments for anticorrosive coatings. In Anti-Corrosion Methods and Materials (Vol. 67, Issue 4, pp. 395-405). https://doi.org/10.1108/acmm-12-2019-2222). These pigments are classified as anti-corrosion pigments, protecting the metal by imparting an alkaline reaction to the corrosive environment that penetrates the metal.
Наиболее активно исследовались и применялись ферриты - смешанные оксиды шпинельной структуры общей формулы MeO⋅Fe2O3, где Me - магний, цинк, олово, медь, кальций, кадмий, кобальт, барий, стронций, железо, марганец (см. книгу Корсунский Л.Ф., Калинская Т.В., Степин С.Н. Неорганические пигменты. Справ. изд. - СПб.: Химия, 1992. С. 138; статьи: Свобода М. Свойства ферритов цинка и кальция как противокоррозионных пигментов // Защита металлов. - 1988. - Т. 24. - №1. - С. 44-47; Лепесов К.К., Гурьева Л.Н., Васильева Л.С. Физико-химические и защитные свойства ферритов металлов (кальция, магния, цинка) // Ж. прикл. химии. - 1991. - Т. 64. - №2. - С. 422-425; Пат. Франции 2396051, МПК C09D 5/08, 1979; Grigoriev, D.О., Vakhitov, Т., & Stepin, S.N. (2016) Ferrites as Non-Toxic Pigments for Eco-Friendly Corrosion Protection Coatings. In Biobased and Environmental Benign Coatings (pp. 71-86). https://doi.org/10.1002/9781119185055.ch3).The most actively studied and used were ferrites - mixed oxides of spinel structure with the general formula MeO⋅Fe 2 O 3 , where Me is magnesium, zinc, tin, copper, calcium, cadmium, cobalt, barium, strontium, iron, manganese (see book Korsunsky L .F., Kalinskaya T.V., Stepin S.N. Inorganic pigments. Reference edition - St. Petersburg: Khimiya, 1992. P. 138; articles: Svoboda M. Properties of zinc and calcium ferrites as anti-corrosion pigments // Protection metals. - 1988. - T. 24. - No. 1. - P. 44-47; Lepesov K.K., Guryeva L.N., Vasilyeva L.S. Physico-chemical and protective properties of metal ferrites (calcium, magnesium , zinc) // Journal of applied chemistry. - 1991. - T. 64. - No. 2. - P. 422-425; Patent of France 2396051, IPC C09D 5/08, 1979; Grigoriev, D.O., Vakhitov, T., & Stepin, S.N. (2016) Ferrites as Non-Toxic Pigments for Eco-Friendly Corrosion Protection Coatings. In Biobased and Environmental Benign Coatings (pp. 71-86). https://doi.org/10.1002/ 9781119185055.ch3).
Априорный анализ возможности замены хрома в противокоррозионных пигментах позволяет остановить выбор на марганце. Марганец, аналогично хрому, существует в нескольких степенях окисления, образуя оксиды кислого и основного характера, поэтому способен выступать в роли как солеобразующего металла, так и входить в состав солей марганцевых кислот. Высокая окисляющая способность веществ, содержащих марганец со степенью окисления 3+ и выше, позволяет прогнозировать проявления у пигментов на их основе ингибирующих свойств. Поэтому в последнее время внимание исследователей и практиков в области защиты от коррозии привлекают сложные оксиды, содержащие марганец манганаты.An a priori analysis of the possibility of replacing chromium in anti-corrosion pigments allows us to choose manganese. Manganese, similar to chromium, exists in several oxidation states, forming oxides of an acidic and basic nature, therefore it can act as both a salt-forming metal and be part of salts of manganese acids. The high oxidizing ability of substances containing manganese with an oxidation state of 3+ and higher makes it possible to predict the manifestations of inhibitory properties in pigments based on them. Therefore, complex oxides containing manganese manganates have recently attracted the attention of researchers and practitioners in the field of corrosion protection.
На практике существует два способа синтеза пигментных манганатов: прокалочный и осадочный.In practice, there are two methods for the synthesis of pigment manganates: calcination and sedimentation.
Известен способ получения манганата путем прокаливания смеси оксидов марганца и солеобразующего металла при высокой температуре (Nurislamova, Е.A, Ziganshina, М. R., Stepin, S.N., & Mendelson, V.А. (2020). Anticorrosion properties of manganese-containing complex oxides, obtained by stoneware method. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 905, p. 012051). https://doi.org/10.1088/1757-899x/905/1/012051).There is a known method for producing manganate by calcining a mixture of manganese oxides and a salt-forming metal at high temperature (Nurislamova, E.A., Ziganshina, M.R., Stepin, S.N., & Mendelson, V.A. (2020). Anticorrosion properties of manganese-containing complex oxides, obtained by stoneware method. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 905, p. 012051). https://doi.org/10.1088/1757-899x/905/1/012051).
Недостатком этого способа являются высокие энергозатраты.The disadvantage of this method is high energy consumption.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является осадочный способ получения противокоррозионного пигмента включающий взаимодействие в водной среде перманганата натрия с нитратом магния в присутствии нитрита натрия, отделение полученного осадка от маточного раствора, промывку и высушивание осадка (см. Степин С.Н., Ившин Я.В., Сучков B.C., Зиганшин М.Р. Синтез и исследование пигментных и противокоррозионных свойств, осажденных манганата(IV), фосфата и манганат(IV)фосфатов магния // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2022. - Т. 543, №.4 С. 30-34).The closest in technical essence to the proposed invention is a sedimentary method for producing an anti-corrosion pigment, which includes interaction in an aqueous medium of sodium permanganate with magnesium nitrate in the presence of sodium nitrite, separation of the resulting sediment from the mother liquor, washing and drying of the sediment (see S.N. Stepin, Ivshin Ya.V., Suchkov V.S., Ziganshin M.R. Synthesis and study of pigment and anti-corrosion properties of precipitated magnesium manganate(IV), phosphate and manganate(IV)phosphates // Paints and varnishes and their application. - 2022. - T. 543 , No.4 pp. 30-34).
Недостатком способа является невысокая противокоррозионная эффективность полученного пигмента.The disadvantage of this method is the low anti-corrosion effectiveness of the resulting pigment.
Технической проблемой является повышение противокоррозионной эффективности пигмента.The technical problem is to increase the anti-corrosion effectiveness of the pigment.
Техническая проблема решается тем, что в способе получения противокоррозионного пигмента, включающем взаимодействие в водной среде перманганата натрия с нитратом магния в присутствии нитрита натрия, отделение полученного осадка от маточного раствора, промывку и высушивание осадка, перед проведением реакции в водной среде суспендируют микротальк в количестве, обеспечивающем массовое соотношение микротальк/манганат от 80/20 до 95/5, после чего в полученную суспензию добавляют при перемешивании перманганат калия и нитрат магния, затем постепенно при перемешивании добавляют нитрит натрия и проводят реакцию до завершения.The technical problem is solved by the fact that in the method of producing an anti-corrosion pigment, which includes the interaction of sodium permanganate with magnesium nitrate in an aqueous medium in the presence of sodium nitrite, separation of the resulting precipitate from the mother solution, washing and drying of the precipitate, before carrying out the reaction in an aqueous medium, microtalc is suspended in an amount providing a mass ratio of microtalc/manganate from 80/20 to 95/5, after which potassium permanganate and magnesium nitrate are added to the resulting suspension with stirring, then sodium nitrite is gradually added with stirring and the reaction is carried out until completion.
Решение технической проблемы позволяет получить противокоррозионный пигмент, частицы которого представляют собой ядро из частиц микроталька пластинчатой формы с оболочкой из манганата магния. Такое строение частиц позволяет, с одной стороны, повысить ингибирующую эффективность манганата в результате увеличения его удельной поверхности, с другой - усилить влияние пигмента на барьерные свойства лакокрасочных покрытий за счет пластинчатой формы частиц. Пластинчатая форма частиц способствует удлинению диффузионного пути коррозионного агента от поверхности покрытия к поверхности субстрата, что усиливает барьерные свойства покрытия.The solution to the technical problem makes it possible to obtain an anti-corrosion pigment, the particles of which are a core of plate-shaped microtalc particles with a shell of magnesium manganate. This particle structure makes it possible, on the one hand, to increase the inhibitory efficiency of manganate as a result of increasing its specific surface area, and on the other hand, to enhance the influence of the pigment on the barrier properties of paint and varnish coatings due to the lamellar shape of the particles. The lamellar shape of the particles helps to lengthen the diffusion path of the corrosive agent from the surface of the coating to the surface of the substrate, which enhances the barrier properties of the coating.
Краткая характеристика исходных компонентов: Перманганат калия KMnO4, ЧДА, ГОСТ 20490-75 Нитрит натрия NaNO2, ХЧ, ГОСТ 4197-74 - восстановитель Нитрат магния Mg(NO3)2 6 водный, ЧДА, ГОСТ 11088-75 - осадитель Микротальк ТУ 6-3300204607-01-92Brief characteristics of the starting components: Potassium permanganate KMnO 4 , analytical grade, GOST 20490-75 Sodium nitrite NaNO 2 , chemically pure, GOST 4197-74 - reducing agent Magnesium nitrate Mg(NO 3 ) 2 6 aqueous, analytical grade, GOST 11088-75 - precipitant Microtalc TU 6-3300204607-01-92
Расчет массового соотношения исходных компонентов, использованных при получении пигмента, осуществляли в соответствии с уравнением реакции:Calculation of the mass ratio of the initial components used to obtain the pigment was carried out in accordance with the reaction equation:
2KMnO4+2Mg(NO3)2+3NaNO2+H2O→2MgMnO3+2KNO3+3NaNO3+2HNO3 2KMnO 4 +2Mg(NO 3 ) 2 +3NaNO 2 +H 2 O→2MgMnO 3 +2KNO 3 +3NaNO 3 +2HNO 3
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Получение пигмента с массовым соотношением ядро/оболочка 95/5. В стакан емкостью 2000 см3 заливали воду, загружали 95 г микроталька и перемешивали до получения суспензии, после чего в полученную суспензию при перемешивании добавляли 6,22 г перманганата калия в виде 25% водного раствора и 10,9 г нитрат магния в виде 20% водного раствора, перемешивали в течение 30 минут. После этого небольшими порциями (по каплям) добавляли 4,07 г нитрита натрия в виде 15% водного раствора. После завершения дозирования продолжили перемешивание в течение 15 минут и дали полученной суспензии отстояться. После отстаивания осадок отделяли декантацией, подвергали исчерпывающей отмывке водой (контроль по электропроводности промывной воды) и высушивали при температуре 100°С. Полученный пигмент представляет собой мелкодисперсный порошок светло-коричневого цвета.Example 1. Preparation of a pigment with a core/shell mass ratio of 95/5. Water was poured into a glass with a capacity of 2000 cm 3 , 95 g of microtalc was loaded and stirred until a suspension was obtained, after which 6.22 g of potassium permanganate in the form of a 25% aqueous solution and 10.9 g of magnesium nitrate in the form of 20% were added to the resulting suspension with stirring. aqueous solution, stirred for 30 minutes. After this, 4.07 g of sodium nitrite was added in small portions (dropwise) in the form of a 15% aqueous solution. After dosing was completed, stirring was continued for 15 minutes and the resulting suspension was allowed to settle. After settling, the precipitate was separated by decantation, subjected to exhaustive washing with water (controlled by the electrical conductivity of the wash water) and dried at a temperature of 100°C. The resulting pigment is a fine, light brown powder.
Примеры 2-7 аналогичны примеру 1, массовое соотношение ядро/оболочка приведено в таблице.Examples 2-7 are similar to example 1, the core/shell mass ratio is given in the table.
Пример 8. Получение пигмента по способу-прототипу. В стакан емкостью 2000 см3 загрузили 124,4 г перманганата калия в виде 25% водного раствора, далее при перемешивании добавили 117,3 г нитрата магния в виде 20% водного раствора, перемешивали в течение 30 минут. После этого небольшими порциями (по каплям) добавили 81,49 г нитрита натрия в виде 15% водного раствора. После завершения дозирования продолжили перемешивание в течение 15 минут и дали полученной суспензии отстояться. После отстаивания осадок отделяли декантацией, подвергали исчерпывающей отмывке водой (контроль по электропроводности промывной воды) и высушивали при температуре 100°С. Полученный пигмент представляет собой мелкодисперсный порошок коричневого цвета.Example 8. Preparation of pigment using the prototype method. 124.4 g of potassium permanganate in the form of a 25% aqueous solution was loaded into a glass with a capacity of 2000 cm 3 , then 117.3 g of magnesium nitrate in the form of a 20% aqueous solution was added with stirring and stirred for 30 minutes. After this, 81.49 g of sodium nitrite in the form of a 15% aqueous solution was added in small portions (drop by drop). After dosing was completed, stirring was continued for 15 minutes and the resulting suspension was allowed to settle. After settling, the precipitate was separated by decantation, subjected to exhaustive washing with water (controlled by the electrical conductivity of the wash water) and dried at a temperature of 100°C. The resulting pigment is a fine brown powder.
Оценку ингибирующих свойств полученных пигментов проводили известным экспрессным методом (Milov S. Untersuchung der Inhibierungswirkung von Lackrohstoffen mit der Ruhepotentialanalyse / S. Milov // Farbe und Lack. - 1994. - Bd. 100. - №6. - s. 399-404).The assessment of the inhibitory properties of the obtained pigments was carried out by the well-known express method (Milov S. Untersuchung der Inhibierungswirkung von Lackrohstoffen mit der Ruhepotentialanalyse / S. Milov // Farbe und Lack. - 1994. - Bd. 100. - No. 6. - s. 399-404) .
В соответствии с этим методом стальная поверхность приводится в контакт с водным экстрактом, который представляет собой вытяжку пигмента, не содержащим коррозионных агентов, и раствором коррозионного агента NaCl, который непрерывно дозируют в контактирующую с исследуемым субстратом среду при одновременном контроле за потенциалом металла Е. Вытяжку пигмента готовят по известной методике (Горловский И.А., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам, 1990. стр. 188). При достижении определенной концентрации коррозионного агента величина Е резко снижается. Эта концентрация, при которой наблюдается резкое снижение потенциала стали, была использована в качестве критерия способности слоя, образующегося на поверхности металла в результате взаимодействия с компонентами, вымываемыми водой из исследуемого вещества, препятствовать растворению металла под воздействием применяемого коррозионного агента. Эта величина отражает ингибирующую способность пигмента. При этом рассчитывали, что:In accordance with this method, the steel surface is brought into contact with an aqueous extract, which is a pigment extract that does not contain corrosive agents, and a solution of the corrosive agent NaCl, which is continuously dosed into the medium in contact with the test substrate while simultaneously monitoring the metal potential E. Pigment extract prepared according to a well-known method (Gorlovsky I.A., Indeykin E.A., Tolmachev I.A. Laboratory workshop on pigments and pigmented paints and varnishes, 1990. p. 188). When a certain concentration of the corrosive agent is reached, the E value decreases sharply. This concentration, at which a sharp decrease in the potential of steel is observed, was used as a criterion for the ability of the layer formed on the surface of the metal as a result of interaction with components washed out of the test substance by water to prevent the dissolution of the metal under the influence of the corrosive agent used. This value reflects the inhibitory ability of the pigment. At the same time, it was expected that:
CNaCl уд=CNaCl/Смм,C NaCl beat = C NaCl / C mm ,
где CNaCl уд - удельное содержание хлорида натрия, отвечающее активизации коррозии испытуемого субстрата, Смм - содержание манганата магния в исходной суспензии.where C NaCl sp is the specific content of sodium chloride, corresponding to the activation of corrosion of the tested substrate, C mm is the content of magnesium manganate in the initial suspension.
Значения удельного содержания хлорида натрия, приведенные в таблице, свидетельствуют о значительном повышении ингибирующей эффективности противокоррозионного пигмента, полученного заявляемым способом.The values of the specific content of sodium chloride given in the table indicate a significant increase in the inhibitory effectiveness of the anti-corrosion pigment obtained by the inventive method.
Для оценки защитных свойств покрытий на основе полученных пигментов, готовили их суспензии в алкидном лаке ПФ-060, которые наносили на подготовленную поверхность образца стали. Подготовку стальной поверхности перед нанесением покрытий осуществляли путем абразивной обработки и последующего обезжиривания уайт-спиритом и ацетоном. Покрытия наносили спиральным ракелем ERICHSEN Spiral Film Applicator 358 в три слоя и формировали в естественных условиях в течение 72 часов. Толщина сформированных покрытий составила 50±5 мкм, уровень наполнения 15 мас. %.To evaluate the protective properties of coatings based on the obtained pigments, suspensions of them were prepared in alkyd varnish PF-060, which were applied to the prepared surface of a steel sample. The preparation of the steel surface before coating was carried out by abrasive treatment and subsequent degreasing with white spirit and acetone. The coatings were applied using an ERICHSEN Spiral Film Applicator 358 in three layers and formed in vivo for 72 hours. The thickness of the formed coatings was 50±5 μm, the filling level was 15 wt. %.
В качестве коррозионной среды использовали 3% раствор NaCl. Площадь рабочей поверхности образца стали с покрытием составляла 7,07 см2.A 3% NaCl solution was used as a corrosive medium. The working surface area of the coated steel sample was 7.07 cm 2 .
В качестве критерия способности покрытия подавлять коррозионный процесс использовали значения потенциала окрашенного образца, о барьерных свойствах покрытия судили по значению частотной зависимости емкости образца стали с покрытием в контакте с коррозионно-активной средой. Мониторинг перечисленных показателей защитной способности покрытия проводили после установления постоянного значения емкости системы окрашенный образец/электролит.The potential values of the painted sample were used as a criterion for the ability of the coating to suppress the corrosion process; the barrier properties of the coating were judged by the value of the frequency dependence of the capacitance of the coated steel sample in contact with a corrosive environment. Monitoring of the listed indicators of the protective ability of the coating was carried out after establishing a constant value of the capacity of the colored sample/electrolyte system.
Образец стали с покрытием в обоих случаях приводили в контакт с коррозионной средой при помощи электрохимической ячейки (см. фиг. 1, где 1 - электрод из нержавеющей стали, 2 - электролит (3% водный раствор NaCl), 3 - электрохимический стаканчик, 4 - покрытие, 5 - стальная пластинка, 6 - контакт электрода). Значения электродного потенциала стали (Е) измеряли с помощью рН-метра потенциометра рН-150М. Потенциал, измеренный относительно хлорсеребряного электрода, пересчитывали на шкалу нормального водородного электрода (Енвэ).In both cases, a coated steel sample was brought into contact with a corrosive environment using an electrochemical cell (see Fig. 1, where 1 is a stainless steel electrode, 2 is an electrolyte (3% aqueous solution of NaCl), 3 is an electrochemical cup, 4 is coating, 5 - steel plate, 6 - electrode contact). The values of the electrode potential of steel (E) were measured using a pH meter, potentiometer pH-150M. The potential measured relative to the silver chloride electrode was recalculated to the scale of a normal hydrogen electrode (ENVE).
Для оценки барьерных свойств использовали значения коэффициента Kf, который представляет собой отношение емкостей системы окрашенный металл/электролит при 2000 и 20000 Гц:To evaluate the barrier properties, we used the values of the coefficient Kf, which is the ratio of the capacitances of the painted metal/electrolyte system at 2000 and 20000 Hz:
Kf=С2000/С20000,Kf=С 2000 /С 20000 ,
где С2000 и С20000 - емкость испытуемой системы при частоте (f) 2000 и 20000 Гц соответственно.where C 2000 and C 20000 are the capacity of the system under test at a frequency (f) of 2000 and 20000 Hz, respectively.
При максимально высоких защитных свойствах покрытия значение Kf равно 1, по мере потери изолирующей способности покрытия значение Kf снижается.At the highest protective properties of the coating, the Kf value is equal to 1; as the insulating ability of the coating is lost, the Kf value decreases.
Полученные данные приведены в таблице в сравнении с пигментом, полученным по способу-прототипу.The data obtained are shown in the table in comparison with the pigment obtained using the prototype method.
Анализ табличный данных показывает значительное по сравнению с прототипом улучшение защитных свойств покрытий, полученных заявляемым способом.Analysis of tabular data shows a significant improvement in the protective properties of coatings obtained by the claimed method compared to the prototype.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить противокоррозионный пигмент, который по сравнению с прототипом обладает улучшенными противокоррозионными и барьерными свойствами при меньшем содержании манганата магния в составе противокоррозионного пигмента. Для нанесения противокоррозионного покрытия полученный предлагаемым способом пигмент диспергируют в пленкообразующем (например, ПФ-060, SiAS-600, Э-40, Э-41) до степени перетира в 20-25 микрометров, затем полученную суспензию наносят с помощью ракеля на заранее подготовленную (отшлифованную и обезжиренную) обрабатываемую поверхность.Thus, the proposed method makes it possible to obtain an anti-corrosion pigment, which, compared to the prototype, has improved anti-corrosion and barrier properties with a lower content of magnesium manganate in the composition of the anti-corrosion pigment. To apply an anti-corrosion coating, the pigment obtained by the proposed method is dispersed in a film-forming agent (for example, PF-060, SiAS-600, E-40, E-41) to a grinding degree of 20-25 micrometers, then the resulting suspension is applied using a squeegee onto a previously prepared ( sanded and degreased) surface to be treated.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807930C1 true RU2807930C1 (en) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256617C1 (en) * | 2004-02-09 | 2005-07-20 | Степин Сергей Николаевич | Anticorrosive pigments |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2256617C1 (en) * | 2004-02-09 | 2005-07-20 | Степин Сергей Николаевич | Anticorrosive pigments |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СТЕПИН С.Н. и др. Синтез и исследование пигментных и противокоррозионных свойств осажденных манганата (IV), фосфата и манганат (IV) фосфатов магния, Лакокрасочные материалы и их применение, 2022, Т. 543, N 4, cc. 30-34. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carneiro et al. | Polyelectrolyte-modified layered double hydroxide nanocontainers as vehicles for combined inhibitors | |
| Alibakhshi et al. | Fabrication and characterization of layered double hydroxide/silane nanocomposite coatings for protection of mild steel | |
| Aghzzaf et al. | Corrosion inhibition of zinc by calcium exchanged beidellite clay mineral: A new smart corrosion inhibitor | |
| Chaudhry et al. | Nano nickel ferrite (NiFe2O4) as anti-corrosion pigment for API 5L X-80 steel: An electrochemical study in acidic and saline media | |
| Marathe et al. | Urea formaldehyde (UF) microcapsules loaded with corrosion inhibitor for enhancing the anti-corrosive properties of acrylic-based multi-functional PU coatings | |
| US10472524B2 (en) | Binder composition, a method of manufacturing a corrosion-resistant sacrificial protective coating using said composition, and a support coated with such a coating | |
| Romagnoli et al. | Non-pollutant corrosion inhihitive pigments: zinc-phosphate, a review | |
| Akulich et al. | A study of conversion coatings on vanadium/galvanic zinc | |
| D’Alessandro et al. | Formulation and assessment of a wash-primer containing lanthanum “tannate” for steel temporary protection | |
| Pardini et al. | Formulation and testing of a waterborne primer containing chestnut tannin | |
| RU2807930C1 (en) | Method for producing anti-corrosion pigment | |
| Xu et al. | Evaluation of the anticorrosion properties of passivation solution containing different metal ions coated on a steel surface | |
| TW459023B (en) | White rust protective pigment and process for the manufacture thereof | |
| Almashhdani et al. | Corrosion Protection of Carbon Steel in seawater by alumina nanoparticles with poly (acrylic acid) as charging agent | |
| Kovalenko et al. | “SMART” ANTICORROSION PIGMENT BASED ON LAYERED DOUBLE HYDROXIDE: CONSTRUCTION AND CHARACTERIZATION. | |
| US6069197A (en) | Adhesive for aluminum using aluminum-lithium corrosion inhibitors | |
| CN109825151A (en) | A kind of nano zircite modified resin | |
| EP0259748B1 (en) | Corrosion preventing pigment and composition | |
| Zin et al. | Aluminium alloy corrosion inhibition by pigments based on ion exchanged zeolite | |
| CN113416431B (en) | Preparation method of environment-friendly anticorrosive pigment with self-repairing function | |
| RU2391365C2 (en) | Method of preparing anticorrosion pigment | |
| Veleva | Protective coatings and inorganic anti-corrosion pigments | |
| RU2505571C1 (en) | Method of producing anticorrosion pigment | |
| JP3026034B2 (en) | Corrosion inhibitor | |
| RU2570455C2 (en) | Method of producing anticorrosion pigment |