Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А - Белорусский государственный

Белорусский государственный технологический университет
Кафедра общей и неорганической химии
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
на 2014 год
по теме № ГБ 14 – 142 Разработка антикоррозионных лакокрасочных
составов с использованием пигментов, полученных из отходов
травильных растворов гальванических производств
Раздел темы:
Разработка методики извлечения соединений переходных металлов из отходов
гальванических производств и синтез на их основе неорганических
антикоррозионных пигментов.
Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры.
Протокол № от « » января 2014 г.
Сроки выполнения темы:
Начало 02.01.2014 Окончание 31.12.2015
Сроки выполнения этапа:
Начало 02.01.2014 Окончание 31.12.2014
Исполнители: вед.н.с. Ашуйко В.А., ст.н.с. Иванова Н.П., ст. н.с. Салычиц О.И.,
лаб. Волынец О.С., лаб. Стецко А.В., лаб. Иванова С.П.
Проректор по научной работе,
профессор
О.Б. Дормешкин
И. о. зав. кафедрой, доцент
И.Е. Малашонок
Руководитель темы,
доцент, к.х.н.
В.А. Ашуйко
1. Цель и содержание работы
Цель работы – разработка составов пигментов для изготовления
лакокрасочных материалов для покрытий металлов с улучшенными
антикоррозионными свойствами с использованием отходов гальванических
производств.
Содержание работы:
– разработка методики синтеза неорганических пигментов, содержащих
фосфаты и другие соединения переходных металлов, на основе отходов
отечественных гальванических производств;
– определение физико-химических и антикоррозионных свойств
синтезированных пигментов.
2. Что сделано на 02.01.2014 г.
Проведен анализ научно-технической информации, касающейся
технологий и методов исследования лакокрасочных материалов с
улучшенными антикоррозионными свойствами. Ранее на кафедрах
ТНСиППМ (технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных
материалов) и ОиНХ проводились исследования, связанные с разработкой
составов защитных лакокрасочных материалов на основе фосфатов и других
соединений переходных металлов.
Разработан лабораторный способ получения пигментов на основе
различных соединений переходных металлов. Проведен лабораторный синтез
пигментов, включающих соединения переходных металлов в различных степенях
окисления – оксиды, фосфаты, карбиды, комплексные соединения с различным
содержанием компонентов. Определена маслоемкость I ((11,0±0,7 – 41,0±1,2) г/100
г пигмента) и II рода ((31,0±0,5 – 83,0±2,0) г/100 г пигмента) синтезированных
пигментов. pH водных вытяжек пигментов составил 6,5–9,5. Электрохимическим
методом определена коррозионная стойкость синтезированных пигментов.
Скорость коррозии снижается в 2–11 раз в зависимости от состава пигмента.
Эффективность защиты от коррозии в зависимости от состава пигмента составляет
37–94%. Минимальный ток коррозии и максимальная эффективность
ингибирования отмечены для пигментов, имеющих в своем составе более высокое
содержание фосфатов в композиции с другими соединениями переходных
металлов (оксиды, титанаты, карбиды).
Проведен синтез пигментов, включающих фосфаты железа (II), цинка, никеля
(II), марганца (II), кобальта (II), хрома (III) и меди (II). Методами рентгенофазового
анализа и ИК-спектроскопии изучен фазовый состав и структура фосфатной
составляющей пигмента. Исследовано влияние природы соединений переходных
металлов на физико-химические и антикоррозионные свойства пигментов.
Определена маслоемкость I ((15,0±0,5 – 48,0±1,0) г/100 г пигмента) и II рода
((59,0±0,5 – 125,0±2,0) г/100 г пигмента) синтезированных пигментов. pH водных
вытяжек пигментов составил 6,9–7,9. Установлено повышение маслоемкости
синтезированных композиций пигментов по мере увеличения содержания
фосфатной составляющей в композиции пигмента.
На основе разработанных составов пигментов, содержащих фосфаты
железа (II), цинка, никеля (II), марганца (II), кобальта (II), хрома (III) и меди (II) в
композиции с оксидом цинка, изготовлены образцы грунтовок.
Противокоррозионную эффективность полученных покрытий исследовали
электрохимическим методом по анодной поляризации стали с покрытием
(системы «металл – покрытие») в растворе хлорида натрия. Установлена
зависимость ингибирующей способности и коррозионной стойкости
синтезированных неорганических фосфатсодержащих пигментов от природы
фосфатов. Повышение коррозионной стойкости стали как с одно-, так и
двухслойным покрытием наблюдается для пигментов, содержащих фосфаты
следующего ряда: фосфат цинка – фосфат меди (II) – фосфат кобальта (II) –
фосфат железа (II) – фосфат марганца (II) – фосфат никеля (II).
Оптимизированы состав и условия синтеза пигментов на основе
соединений переходных металлов (главным образом фосфатов) с улучшенными
антикоррозионными свойствами. Оптимальным является содержание
фосфатной составляющей в композиции пигмента 35–45 мас.%. Увеличение
количества фосфатной составляющей в композиции пигмента более 45 мас%
приводит к снижению эффективности ингибирования.
Разработанные пигменты, содержащие фосфаты никеля (II), марганца (II),
железа (II) в композиции с оксидом цинка, снижают скорость коррозии,
характеризуются высокой эффективностью защиты (до 98 %) от коррозии и
обеспечивают достаточно широкую цветовую гамму лакокрасочных
материалов,
что
обуславливает
целесообразность
использования
фосфатсодержащих пигментов в комплексе с другими соединениями
переходных металлов в составе лакокрасочных покрытий в качестве
эффективного средства противокоррозионной защиты металлов.
Полученные данные, а также возможность получения из электролитных
отходов
гальванических
производств
тонкодисперсных
практически
нерастворимых в воде окрашенных солей (в том числе фосфатов) никеля, меди,
железа, цинка и других переходных металлов обуславливают целесообразность
дальнейших исследований в направлении разработки составов неорганических
антикоррозионных пигментов для лакокрасочных покрытий металлов с
использованием
гальванических
отходов
некоторых
предприятий
машиностроительной отрасли Республики Беларусь.
3. Ожидаемые результаты работы в 2014 г.
(что конкретно будет разработано, публикации, участие в конференциях,
заявки на выдачу патентов, студенческая работа)
Анализ научно-технической информации, касающейся методики
разделения и выделения соединений переходных металлов из отходов
гальванических производств.
Изучение состава отходов отечественных гальванических производств.
Разработка методики выделения соединений переходных металлов из отходов.
Исследование влияния состава отходов гальванических производств на
условия синтеза фосфатов и других соединений переходных металлов.
Разработка методики синтеза неорганических пигментов, содержащих фосфаты
и другие соединения переходных металлов, на основе отходов отечественных
гальванических производств.
Получение фосфатов и других соединений переходных металлов из
отходов гальванических производств и синтез на их основе антикоррозионных
пигментов.
Комплексные исследования физико-химических свойств и коррозионной
устойчивости синтезированных пигментов, оценка возможности их применения
в качестве антикоррозионных пигментов для лакокрасочной промышленности.
Планируется написание статей, участие в научно-технических
конференциях различного уровня. К выполнению работы будут привлекаться
аспиранты и студенты.
Предприятие ОАО «Лакокраска» (г. Лида) заинтересовано в выполнении
научно-исследовательской работы и способствует проведению исследований в
области разработки составов неорганических пигментов. Собственные средства
предприятия ОАО «Лакокраска» составят 40 млн. рублей.
4. Способ реализации НИР
(внедрение в производство, учебный процесс)
Разработка составов пигментов для изготовления лакокрасочных
материалов для покрытий металлов с улучшенными антикоррозионными
свойствами с использованием отходов гальванических производств позволит не
только уменьшить или полностью исключить расход дорогостоящих,
дефицитных соединений переходных металлов, снизить себестоимость
производства антикоррозионных пигментов и лакокрасочных материалов, но и
решить серьезную экологическую проблему загрязнения окружающей среды
отходами предприятий машиностроительной отрасли.
Разработанные с использованием отходов гальванических производств
композиции антикоррозионных пигментов будут использованы при разработке
способов получения и составов защитных лакокрасочных материалов по
металлу (красок, эмалей, грунтовок и др.) с улучшенными антикоррозионными
свойствами в качестве коммерческого продукта для предприятий
лакокрасочной промышленности Республики Беларусь.
5. Важнейшие вопросы по теме, подлежащие обсуждению:
№№
п/п
1
2
3
Место
обсуждения
Научные семинары
кафедры
Заседание Совета
факультета ХТиТ
Научно-технические
конференции
различного уровня
Содержание
вопроса
Обсуждение
результатов НИР
Сроки
В течение
календарного года
Выступление с
докладами, тезисы
6. Командировки, связанные с работой по теме:
№№
п/п
1
2
Место и цель командировки
Участие в научнотехнических конференциях
по месту их проведения
(г. Минск)
Установление контактов с
руководством предприятий
машиностроительной
отрасли РБ (г. Минск)
Кто
командируется
Продолжите
льность
командировк
и (дней)
Сроки
командиров
ки (месяц)
Исполнители
1
2014 г.
Исполнители
1
2014 г.
Приложение к рабочей программе по теме
ГБ 14–142 от « 02 » января 2014 г.
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН на 2014 год
проведения научно-исследовательских работ по теме «Разработка антикоррозионных лакокрасочных составов с
использованием
производств»
№
№
п/п
1
1.
1
пигментов,
полученных
из
отходов
травильных
Наименование этапов работы
Сроки
выполнения
(начало/
окончание)
Стоимость
работ по
этапу,
тыс.руб.
Исполнители
2
3
4
5
Анализ научно-технической
информации, касающейся методики
разделения и выделения соединений
переходных металлов из отходов
гальванических производств.
02.01.14 /
31.03.14
2
3
Ашуйко В.А.
Иванова Н.П.
Салычиц О.И.
Волынец О.С.
Стецко А.В.
Иванова С.П.
4
5
растворов
гальванических
Чем заканчивается
этап
(технич.информаци
Примеч
я, промеж. отчет,
ание
макет, установка,
акт внедрения,
закл.отчет и т.д.)
6
7
Научнотехническая
информация
(НТИ)
6
7
Изучение состава отходов
отечественных гальванических
производств. Разработка методики
выделения соединений переходных
металлов из отходов.
3 Получение фосфатов и других
соединений переходных металлов из
отходов гальванических производств
и синтез пигментов на основе
полученных соединений переходных
металлов.
4 Исследование
физико-химических
свойств
и
коррозионной
устойчивости
синтезированных
пигментов и покрытий на их основе.
Итого:
2
01.04.14 /
30.06.14
-//-
01.07.14 /
31.09.14
-//-
Аннотированный
отчет
НТИ
01.10.14 /
31.12.14
-//Заключительный
отчет о НИР
Начальник НИЧ
И.В. Каврус
Руководитель темы
доцент, к.х.н.
В.А. Ашуйко