Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами
Встановлено, що полікарбоксилати, отримані співполімеризацією акрилової кислоти та акрилатних мономерів, інгібують корозію маловуглецевої сталі у нейтральному водному середовищі. Виявлено, що ефективність їх захисної дії синергічно зростає з додаванням бензотриазолу. Вони перспективні для протикороз...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2014
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136853 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами / І.М. Зінь, Г.Г. Веселівська, М.Б. Тимусь, З.М. Ільницький, Ф.І. Цюпко, А.І. Гладій // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 6. — С. 117-120. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-136853 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1368532025-02-23T17:01:50Z Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами Ингибирование коррозии стали поликарбоксилатами Steel corrosion inhibition with polycarboxylates Зінь, І.М. Веселівська, Г.Г. Тимусь, М.Б. Ільницький, З.М. Цюпко, Ф.І. Гладій, А.І. Встановлено, що полікарбоксилати, отримані співполімеризацією акрилової кислоти та акрилатних мономерів, інгібують корозію маловуглецевої сталі у нейтральному водному середовищі. Виявлено, що ефективність їх захисної дії синергічно зростає з додаванням бензотриазолу. Вони перспективні для протикорозійного захисту сталевих виробів під час транспортування та зберігання. Установлено, что поликарбоксилаты, полученные сополимеризацией акриловой кислоты и акрилатных мономеров, ингибируют коррозию малоуглеродистой стали в нейтральном водной среде. Выявлено, что эффективность их защитного действия синергически возрастает с добавлением бензотриазола. Они перспективны для противокоррозионной защиты стальных изделий во время транспортировки и хранения. It was established that polycarboxylates obtained by polymerization of acrylic acid and acrylate monomers inhibit the mild steel corrosion in neutral environment. The effectiveness of their protective action is synergistically enhanced by adding benzotriazole. The polycarbonates are promising for corrosion protection of steel wares during transportation and storage. 2014 Article Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами / І.М. Зінь, Г.Г. Веселівська, М.Б. Тимусь, З.М. Ільницький, Ф.І. Цюпко, А.І. Гладій // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 6. — С. 117-120. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136853 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів application/pdf Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Встановлено, що полікарбоксилати, отримані співполімеризацією акрилової кислоти та акрилатних мономерів, інгібують корозію маловуглецевої сталі у нейтральному водному середовищі. Виявлено, що ефективність їх захисної дії синергічно зростає з додаванням бензотриазолу. Вони перспективні для протикорозійного захисту сталевих виробів під час транспортування та зберігання. |
| format |
Article |
| author |
Зінь, І.М. Веселівська, Г.Г. Тимусь, М.Б. Ільницький, З.М. Цюпко, Ф.І. Гладій, А.І. |
| spellingShingle |
Зінь, І.М. Веселівська, Г.Г. Тимусь, М.Б. Ільницький, З.М. Цюпко, Ф.І. Гладій, А.І. Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Зінь, І.М. Веселівська, Г.Г. Тимусь, М.Б. Ільницький, З.М. Цюпко, Ф.І. Гладій, А.І. |
| author_sort |
Зінь, І.М. |
| title |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| title_short |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| title_full |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| title_fullStr |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| title_full_unstemmed |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| title_sort |
інгібування корозії сталі полікарбоксилатами |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136853 |
| citation_txt |
Інгібування корозії сталі полікарбоксилатами / І.М. Зінь, Г.Г. Веселівська, М.Б. Тимусь, З.М. Ільницький, Ф.І. Цюпко, А.І. Гладій // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 6. — С. 117-120. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT zínʹím íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT veselívsʹkagg íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT timusʹmb íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT ílʹnicʹkijzm íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT cûpkofí íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT gladíjaí íngíbuvannâkorozíístalípolíkarboksilatami AT zínʹím ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT veselívsʹkagg ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT timusʹmb ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT ílʹnicʹkijzm ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT cûpkofí ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT gladíjaí ingibirovaniekorroziistalipolikarboksilatami AT zínʹím steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates AT veselívsʹkagg steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates AT timusʹmb steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates AT ílʹnicʹkijzm steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates AT cûpkofí steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates AT gladíjaí steelcorrosioninhibitionwithpolycarboxylates |
| first_indexed |
2025-11-24T02:33:54Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:33:54Z |
| _version_ |
1849637348812259328 |
| fulltext |
117
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2014. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials
ІНГІБУВАННЯ КОРОЗІЇ СТАЛІ ПОЛІКАРБОКСИЛАТАМИ
І. М. ЗІНЬ 1, Г. Г. ВЕСЕЛІВСЬКА 1, М. Б. ТИМУСЬ 1,
З. М. ІЛЬНИЦЬКИЙ 2, Ф. І. ЦЮПКО 2, А. І. ГЛАДІЙ 2
1 Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2 Національний університет ”Львівська політехніка”
Встановлено, що полікарбоксилати, отримані співполімеризацією акрилової кислоти
та акрилатних мономерів, інгібують корозію маловуглецевої сталі у нейтральному
водному середовищі. Виявлено, що ефективність їх захисної дії синергічно зростає з
додаванням бензотриазолу. Вони перспективні для протикорозійного захисту стале-
вих виробів під час транспортування та зберігання.
Ключові слова: маловуглецева сталь, полікарбоксилат, інгібітор, потенціодина-
мічна поляризація, потенціал корозії, струм корозії.
Для захисту металевих виробів від атмосферної корозії під час їх транспор-
тування та зберігання часто застосовують протикорозійні консерваційні матеріа-
ли, в тому числі інгібовані [1–3]. Відомі консерваційні матеріали переважно
одержують з відходів переробки нафти. Для очищення поверхні металевих виро-
бів від них необхідно застосовувати знежирювальні композиції на основі орга-
нічних розчинників, які забруднюють навколишнє середовище. Полікарбоксила-
ти, одержані на основі комономерів акрилової кислоти з метилакрилатом та мо-
ноакрилатом гексапропіленгліколю, можуть бути перспективними базовими
компонентами протикорозійних консерваційних матеріалів для сталевих виробів.
Ці сполуки водорозчинні, здатні утворювати захисну плівку на поверхні металу,
для їх усунення непотрібно використовувати токсичні розчинники [4]. Відомо
[5–7], що карбоксилати мономерного типу є ефективними інгібіторами корозії
сталі, а їх захисний ефект можна збільшити через поєднання з азолами, зокрема
бензотриазолом. Азоли схильні до сильнішої адсорбційної взаємодії з поверхнею
оксиду металу порівняно з карбоксилатами [6], доповнюючи таким чином захис-
ну дію останніх і спричинюючи зростання сумарного протикорозійного ефекту.
Мета роботи – дослідити здатність полікарбоксилатів інгібувати корозію
сталі в нейтральному водному середовищі як самостійно, так і в композиції з бен-
зотриазолом.
Методична частина. Водорозчинні полікарбоксилати одержували методом
співполімеризації акрилової кислоти і метилакрилату (зразок І) та акрилової кис-
лоти, метилакрилату і моноакрилату гексапропіленгліколю марки PPA6 BisomerTM
(зразок ІІ) за методикою [4]. Отримані полімери нейтралізували за допомогою
тетраетиленпентааміну. Молекулярна маса полікарбоксилатів І та ІІ, визначена за
віскозиметричним методом, 4800 та 5100 g/mol, відповідно. Вміст карбоксильних
груп за кислотним числом – 188 та 375 mg KОН/g полімеру. Методом потенціо-
динамічної поляризації досліджували інгібування корозії маловуглецевої сталі 20
(ГОСТ 1050-88) за температури 20±0,2С у дистильованій воді за додавання 0,5;
1 та 1,5 g/l синтезованих полікарбоксилатів. Вивчали також захисні властивості
композицій полікарбоксилатів з бензотриазолом за його вмісту 1 g/l.
Контактна особа: Г. Г. ВЕСЕЛІВСЬКА, e-mail: okhota@ipm.lviv.ua
118
Для електрохімічних досліджень використовували вольтамперометричну
систему СВА-1Б-М, з’єднану з комп’ютером, хлоридсрібний електрод порівнян-
ня ЭВЛ-1М1 та платиновий допоміжний. Швидкість зміни потенціалу 2 mV/s.
Швидкість корозії металу визначали екстраполяцією тафелівських ділянок по-
ляризаційних залежностей за допомогою спеціальної комп’ютерної програми.
Експериментальні результати та їх обговорення. Встановили, що захисна
дія полікарбоксилатів проявляється лише після деякої витримки сталі 20 у їх се-
редовищі, ймовірно, внаслідок повільного утворення малорозчинного комплексу
карбоксильних груп полімерів І та ІІ з гідроксидом заліза. Так, за витримки 3 h
обидва полікарбоксилати не забезпечують достатній протикорозійний ефект, а
після 24 h експозиції у інгібованій полікарбоксилатами дистильованій воді спо-
стерігали гальмування електрохімічної корозії металу внаслідок зменшення
швидкості катодної та анодної реакцій (рис. 1, табл. 1). Ефективність органічних
інгібіторів суттєво залежить від їх концентрації в розчині [8, 9]. Встановили, що
інгібувальна ефективність обох полікарбоксилатів за вмісту їх у воді 1 g/l є най-
більшою. За такої концентрації інгібіторів струми корозії сталі (іcorr) у 1,5 та 2 ра-
зи менші відповідно для полікарбоксилатів ІІ та І порівняно з неінгібованим се-
редовищем (табл. 1).
Рис. 1. Поляризаційні залежності сталі 20
після 24 h витримки в дистильованій воді
з додатками полікарбоксилатів:
1 – неінгібоване середовище;
2 – 1 g/l зразка І; 3 – 1 g/l зразка ІІ.
Fig. 1. Polarization dependences of steel 20
after 24 h exposure to distilled water with
polycarboxylate additives: 1 – uninhibited
environment; 2 – 1 g/l of sample І;
3 – 1 g/l of sample ІІ.
Таблиця 1. Потенціали (Еcorr) та струми (іcorr) корозії сталі 20 у дистильованій
воді залежно від концентрації полікарбоксилатів І та ІІ і часу експозиції
Концентрація полікарбоксилатних інгібіторів корозії
Зразок І Зразок ІІ
Показники
корозії
Сталь 20
0,5 g/l 1 g/l 1,5 g/l 0,5 g/l 1 g/l 1,5 g/l
τ = 3 h
Еcorr, mV –559 –621 –639 –650 –533 –575 –441
icorr×10–3, mA/cm2 2,35 2,81 2,69 2,67 3,8 2,25 3,25
τ = 24 h
Еcorr, mV –581 –670 –690 –668 –627 –633 –602
icorr×10–3, mA/cm2 3,75 4,4 2,5 3,03 2,38 1,87 3,66
Раммельт [6] пояснює захисну дію карбоксилатів формуванням ними разом з
іонами тривалентного заліза нерозчинних продуктів на локальних анодних ділян-
ках оксидного шару та ущільненням цих дефектних місць. Пасивування підсилю-
ється також внаслідок адсорбції карбоксилатів на поверхні оксидної плівки.
Таким чином, досліджувані полікарбоксилати за характером захисної дії
можна віднести до змішаних інгібіторів. Як і всі органічні інгібітори з карбокси-
латними групами, вони адсорбуються на поверхні металу, утворюючи тонкі за-
хисні шари [6, 7]. Однак їхній протикорозійний ефект є не надто великим і прояв-
119
ляється з певною затримкою, тому вивчали можливість посилення захисної дії по-
лікарбоксилатів шляхом їх сумісного використання з іншим інгібітором корозії.
Одним з ефективних інгібіторів корозії металів є бензотриазол С6Н5N3. Його
застосовують для захисту виробів з чорних та кольорових металів під час їх екс-
плуатації, транспортування та зберігання [8]. Сполуки триазолу відомі як інгібі-
тори корозії заліза [9]. Водночас використання лише триазолів для консервації ме-
талевих виробів утруднене з технологічних причин [7]. Вони потребують додат-
кового кріплення на поверхні металу, а це можуть забезпечити розроблені полі-
карбоксилати, які здатні утворювати плівку. Виходячи з цього, як другий інгібу-
вальний компонент у парі з полікарбоксилатами, досліджували бензотриазол.
Встановили (табл. 2, рис. 2), що за сумісного введення в середовище 1 g/l по-
лікарбоксилатів та 1 g/l бензотриазолу cтруми корозії сталі 20 після 24 h ви-
тримки зменшуються приблизно в 2 рази порівняно зі значеннями іcorr у воді з
одиночними інгібіторами. Слід відзначити також помітне зсування потенціалів
корозії вуглецевої сталі у напрямку позитивніших значень за присутності у воді
композицій “полікарбоксилат–бензотриазол”, що може свідчити про формування
на поверхні металу корозійностійкої плівки (рис. 2).
Таблиця 2. Потенціали (Еcorr) та струми (іcorr) корозії сталі 20
після 24 h витримки у дистильованій воді, інгібованій композиціями
полікарбоксилатів та бензотриазолу
Інгібітори
Показники
корозії
Неінгібоване
середовище
Полікарбо-
ксилат І
(1 g/l)
Полікарбокси-
лат І (1 g/l) +
+ С6Н5N3 (1 g/l)
Полікарбо-
ксилат ІІ
(1 g/l)
Полікарбокси-
лат ІІ (1 g/l) +
+ С6Н5N3 (1 g/l)
Еcorr, mV –581 –690 –231 –633 –336
icorr×10–3,
mA/cm2
3,75 2,5 0,99 1,87 0,78
Рис. 2. Потенціодинамічні поляризаційні залежності сталі 20 після 24 h витримки
в дистильованій воді з додатками інгібіторів: 1 – неінгібоване середовище;
2 – 1 g/l полікарбоксилату І (a) та II (b); 3 – 1 g/l полікарбоксилату І + 1 g/l С6Н5N3 (a)
та II + 1 g/l С6Н5N3 (b).
Fig. 2. Polarization dependences of steel 20 after 24 h exposure to distilled water
with inhibitor additives: 1 – uninhibited environment; 2 – 1 g/l of polycarboxylate І (a)
and II (b); 3 – 1 g/l of polycarboxylate І + 1 g/l С6Н5N3 (a) and II + 1 g/l С6Н5N3 (b).
Захисний синергічний ефект композиції “полікарбоксилат–бензотриазол”
можна пояснити завдяки результатам попередніх досліджень інгібування корозії
сталі монокарбоксилатами. Так, методом електрохімічної імпедансної спектро-
скопії виявили [6] зростання активного опору оксидного шару на сталі за викори-
стання монокарбоксилатів у композиції з бензотриазолом. Ущільнення пор та
сильна адсорбційна взаємодія карбоксилатного та триазольного інгібіторів з по-
120
верхнею оксидної плівки створюють непроникний бар’єр для іонів заліза [6].
Найімовірніше, що полікарбоксилати переважно блокують розчинення заліза в
дефектах оксидного шару на сталі нерозчинними сполуками з Fe(III), а триазоль-
ний інгібітор посилює адсорбційну плівку на оксидному шарі, зменшуючи
електрохімічну активність металу. Додатковим позитивом може бути те, що
адсорбція карбоксилатно-бензотриазольних композицій на окиснених поверхнях
заліза та маловуглецевої сталі починається в області нижчих концентрацій порів-
няно зі окремо взятими складниками композиції [8, 10]. Виходячи з одержаних
результатів, можна зробити висновок про перспективність використання полікар-
боксилатних інгібіторів та їх композицій з триазолами в технологіях протикоро-
зійного захисту сталевих виробів під час транспортування та зберігання.
ВИСНОВКИ
Полікарбоксилати, одержані співполімеризацією акрилової кислоти і метил-
акрилату та акрилової кислоти, метилакрилату і моноакрилату гексапропіленглі-
колю марки PPA6 BisomerTM, інгібують корозію маловуглецевої сталі у нейтраль-
ному водному середовищі через формування на її поверхні адсорбційної плівки
та утворення малорозчинних продуктів з Fe(III) у порах оксидного шару.
Ефективність захисної дії полікарбоксилатів на акрилатній основі може бути
синергічно підвищена додаванням другого інгібітора – бензотриазолу. Полікарбо-
ксилати переважно блокують анодні місця на сталі нерозчинними сполуками з
Fe(III), а другий інгібітор утворює адсорбційну бар’єрну плівку на оксидному шарі.
РЕЗЮМЕ. Установлено, что поликарбоксилаты, полученные сополимеризацией
акриловой кислоты и акрилатных мономеров, ингибируют коррозию малоуглеродистой
стали в нейтральном водной среде. Выявлено, что эффективность их защитного действия
синергически возрастает с добавлением бензотриазола. Они перспективны для противо-
коррозионной защиты стальных изделий во время транспортировки и хранения.
SUMMARY. It was established that polycarboxylates obtained by polymerization of acrylic
acid and acrylate monomers inhibit the mild steel corrosion in neutral environment. The effecti-
veness of their protective action is synergistically enhanced by adding benzotriazole. The polycar-
bonates are promising for corrosion protection of steel wares during transportation and storage.
1. Rammelt U., Köhler S., and Reinhard G. EIS characterization of the inhibition of mild steel
corrosion with carboxylates in neutral aqueous solution // Electrochimica Acta. – 2008. – 53,
№ 23. – P. 6968–6972.
2. Богданова Т. И., Шехтер Ю. Н. Ингибированные нефтяные составы для защиты от
коррозии. – М.: Химия, 1984. – 248 с.
3. Антропов Л. И., Макушин Е. М., Панасенко В. Ф. Ингибиторы коррозии металлов.
– К.: Техніка, 1981. – 184 с.
4. Михайловский Ю. Н. Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты / Под. ред.
Я.М. Колотыркина. – М.: Металлургия, 1989. – 102 с.
5. Одержання полікарбоксилатних гіперпластифікаторів / Ф. І. Цюпко, М. М. Ларук,
Й. Й. Ятчишин, З. М. Ільницький // Вісник Національного ун-ту “Львівська політехні-
ка”. – 2012. – № 726. – С. 49–51.
6. Rammelt U., Koehler S., and Reinhard G. Electrochemical characterisation of the ability of
dicarboxylic acid salts to the corrosion inhibition of mild steel in aqueous solutions // Corro-
sion Science. – 2011. – 53. – Р. 3515–3520.
7. Georges C., Rocca E., and Steinmetz P. Synergistic effect of tolutriazol and sodium carboxy-
lates on zinc corrosion in atmospheric conditions // Electrochimica Acta. – 2008. – 53, № 14.
– Р. 4839–4845.
8. Kuznetsov Yu. I. Organic Inhibitors of Corrosion of Metals. – New York–London: Plenum
Press, 1996. – 284 p.
9. Петренко А. Т. Бензотриазол как ингибитор коррозии железа и стимулятор растворе-
ния цинка при снятии покрытия с оцинкованного железа // Защита металлов. – 1982.
– 18, № 2. – С. 275–281.
10. Агафонкина М. О. Ингибирование коррозии черных и цветных металлов в нейтраль-
ных средах 1,2,3-бензотриазолом и его композициями с солями карбоновых кислот:
Автореф. дис.… канд. хим. наук. – М., 2011. – 18 с.
Одержано 20.05.2014
|