Informace o kvalifikační práci Vliv hmotnostního pokrytí a druhu dopantu vodivého polymeru na mechanické a antikorozní vlastnosti organických povlaků s obsahem mastku
Tato diplomová práce se zabývá povrchovou úpravou pigmentu mastku na bázi křemičitanu vodivým polymerem polyanilinem. Křemičitanová složka byla vybrána pro svojí bariérovou ochranu. Tyto kompozitní materiály, které obsahují vodivé polymery, mohou do budoucna představovat náhradu za současně používané toxické pigmenty. Polyanilin byl zvolen z důvodu jeho netoxicity, snadné syntézy a stálosti, také pro jeho dobré vlastnosti jako je elektrická vodivost, korozní ochrana v nátěrových hmotách. V kombinaci s hydrofobními částicemi mastku při povrchové úpravě zlepšuje přilnavost nátěrového filmu a antikorozní vlastnosti. Hlavní problém je mísitelnost polyanilinu, která je ve většině rozpouštědel značně omezená. Jako primární dopanty polyanilinového řetězce byly vybrány zástupci z odvětví anorganických a organických kyselin, příklady zástupců jsou kyselina trihydrogenfosforečná a kyselina benzoová. K reprotonaci polyanilinové báze opětovně na polyanilinovou sůl byly použity sekundární dopanty diethylfosfit, kyselina benzoová a zástupci heteropolykyselin (fosfo ? wolframová a křemičito ? wolframová kyselina). Pro srovnání vodivosti a reprotonace celkového systému byla použita samotná polyanilinová báze. Částice mastku byly povrchově upraveny vodivým polymerem tak, aby se v systému včetně povrchu částice vyskytoval v množství 10, 20 a 30 hm. %. Pro nátěrový systém byla použita epoxyesterová pryskyřice rozpouštědlového typu, do které byl dispergován upravený pigment při objemové koncentraci pigmentu 1, 3 a 5 obj. % v kombinaci s plnivem mikromletým vápencem tak, aby obsah pevných látek činil 30 % celku, a zároveň aby všechny systémy vykazovaly konstantní podíl sušiny. Byly připraveny vzorky nátěrových filmů, které byly naneseny na ocelové a skleněné panely. Na těchto nátěrových filmech byly provedeny testy zrychlených korozních zkoušek a fyzikálně - mechanické zkoušky odolnosti. Získané výsledky byly po provedení zpracovány a diskutovány z hlediska: mechanismu poskytované ochrany, objemové koncentrace pigmentu, hmotnostního pokrytí částic mastku a typu dopantu. Na závěr práce byl doporučen typ korozního prostředí, ve kterém jsou nátěrové filmy nejúčinnější.
Anotace v angličtině
This thesis is written about surface adjustment of silicate based talc pigment with conductive polymer polyaniline. The silicate component was chosen for its barrier protection. Those composite materials containing conductive polymers could represent a future alternative for currently used toxic pigments. Polyaniline was chosen for its nontoxicity, simple synthesis and also for its good properties like electric conductivity, stability and anticorrosion protection inside coating systems. It improves anticorrosion qualities and adhesion of the coating film when used in combination with hydrophobic particles. Miscibility of polyaniline is the main problem, because it is quite limited in most dissolvents. Representatives of inorganic and organic acids were chosen as the primary dopant of polyaniline chain. Trihydrogenphosphoric acid and benzoic acid are representative in that case. Secondary dopants like diethyl phosphite, benzoic acid and two type of heteropoly acids (phosphotungstic acid and silicatetungstic acid) were used for reprotonation of polyaniline base back to polyaniline salt. For comparison of conductivity and reprotonation of the whole system, an alone polyaniline base was used. Talc particles were surface-treated with conductive polymer so they appeared in the system including particle surface in 10, 20, 30 weigt percent. Solvent type of an epoxy-ester resin was used for the coating system. Into this resin, synthesised pigment was dispersed with micro-milestone. The volume concentration of adjusted talc was 1, 3 and 5 volume percent. Filler was used for constant dry matter in all systems. This filler was added by 30 percent of total mass. Samples of coating films were prepared and then applied on steel and glass panels. Accelerated corrosion tests and physico-mechanical tests were made on those coating films. Acquired results were afterwards processed and discussed in terms of: mechanism of provided protection, volume concentration of the pigment, weight coverage of talc particles and type of dopant. Finally, a type of corrosive environment in which the coating films are the most effective was recommended.
Tato diplomová práce se zabývá povrchovou úpravou pigmentu mastku na bázi křemičitanu vodivým polymerem polyanilinem. Křemičitanová složka byla vybrána pro svojí bariérovou ochranu. Tyto kompozitní materiály, které obsahují vodivé polymery, mohou do budoucna představovat náhradu za současně používané toxické pigmenty. Polyanilin byl zvolen z důvodu jeho netoxicity, snadné syntézy a stálosti, také pro jeho dobré vlastnosti jako je elektrická vodivost, korozní ochrana v nátěrových hmotách. V kombinaci s hydrofobními částicemi mastku při povrchové úpravě zlepšuje přilnavost nátěrového filmu a antikorozní vlastnosti. Hlavní problém je mísitelnost polyanilinu, která je ve většině rozpouštědel značně omezená. Jako primární dopanty polyanilinového řetězce byly vybrány zástupci z odvětví anorganických a organických kyselin, příklady zástupců jsou kyselina trihydrogenfosforečná a kyselina benzoová. K reprotonaci polyanilinové báze opětovně na polyanilinovou sůl byly použity sekundární dopanty diethylfosfit, kyselina benzoová a zástupci heteropolykyselin (fosfo ? wolframová a křemičito ? wolframová kyselina). Pro srovnání vodivosti a reprotonace celkového systému byla použita samotná polyanilinová báze. Částice mastku byly povrchově upraveny vodivým polymerem tak, aby se v systému včetně povrchu částice vyskytoval v množství 10, 20 a 30 hm. %. Pro nátěrový systém byla použita epoxyesterová pryskyřice rozpouštědlového typu, do které byl dispergován upravený pigment při objemové koncentraci pigmentu 1, 3 a 5 obj. % v kombinaci s plnivem mikromletým vápencem tak, aby obsah pevných látek činil 30 % celku, a zároveň aby všechny systémy vykazovaly konstantní podíl sušiny. Byly připraveny vzorky nátěrových filmů, které byly naneseny na ocelové a skleněné panely. Na těchto nátěrových filmech byly provedeny testy zrychlených korozních zkoušek a fyzikálně - mechanické zkoušky odolnosti. Získané výsledky byly po provedení zpracovány a diskutovány z hlediska: mechanismu poskytované ochrany, objemové koncentrace pigmentu, hmotnostního pokrytí částic mastku a typu dopantu. Na závěr práce byl doporučen typ korozního prostředí, ve kterém jsou nátěrové filmy nejúčinnější.
Anotace v angličtině
This thesis is written about surface adjustment of silicate based talc pigment with conductive polymer polyaniline. The silicate component was chosen for its barrier protection. Those composite materials containing conductive polymers could represent a future alternative for currently used toxic pigments. Polyaniline was chosen for its nontoxicity, simple synthesis and also for its good properties like electric conductivity, stability and anticorrosion protection inside coating systems. It improves anticorrosion qualities and adhesion of the coating film when used in combination with hydrophobic particles. Miscibility of polyaniline is the main problem, because it is quite limited in most dissolvents. Representatives of inorganic and organic acids were chosen as the primary dopant of polyaniline chain. Trihydrogenphosphoric acid and benzoic acid are representative in that case. Secondary dopants like diethyl phosphite, benzoic acid and two type of heteropoly acids (phosphotungstic acid and silicatetungstic acid) were used for reprotonation of polyaniline base back to polyaniline salt. For comparison of conductivity and reprotonation of the whole system, an alone polyaniline base was used. Talc particles were surface-treated with conductive polymer so they appeared in the system including particle surface in 10, 20, 30 weigt percent. Solvent type of an epoxy-ester resin was used for the coating system. Into this resin, synthesised pigment was dispersed with micro-milestone. The volume concentration of adjusted talc was 1, 3 and 5 volume percent. Filler was used for constant dry matter in all systems. This filler was added by 30 percent of total mass. Samples of coating films were prepared and then applied on steel and glass panels. Accelerated corrosion tests and physico-mechanical tests were made on those coating films. Acquired results were afterwards processed and discussed in terms of: mechanism of provided protection, volume concentration of the pigment, weight coverage of talc particles and type of dopant. Finally, a type of corrosive environment in which the coating films are the most effective was recommended.
Práce si klade za cíl připravit nátěrové hmoty, které do budoucna budou nejen ekonomicky, ale i ekologicky výhodnější v nátěrářském průmyslu. Cílem práce je zhodnotit synergický účinek bariérově působícího křemičitanu v kombinaci se solí vodivého polymeru s využitím v oblasti nátěrových hmot, konkrétně v oblasti antikorozní a mechanické ochrany ocelových materiálů s obsahem chloridu sodného a posledně vlhká atmosféra s obsahem oxidu siřičitého. Budou provedeny klasické testy fyzikální odolnosti nátěrových filmů a odtrhové zkoušky před a po vystavení vzorků koroznímu prostředí.
Proveďte literární rešerši na dané téma.
Syntetizujte vrstvu vodivého polymeru na pigmentové částice mastku, tak aby povrchová úprava primárním dopantem byla 10, 20 a 30 hm. %. Takto připravený pigment využijte k redopaci následujícími sekundárními dopanty: diethylfosfit; kyselinu benzoovou při stejném povrchovém pokrytí; fosfo-wolframovou kyselinu; křemičito-wolframovou kyselinu v poměru 1:1 a 1:0,5. Jako primární pigment využijte i kyselinu benzoovou opět s hmotnostním pokrytím 10, 20 a 30 hm. %.
Proveďte charakterizaci připravených pigmentů, stanovte jejich fyzikálně-chemické vlastnosti.
Připravte modelové základní nátěrové hmoty na bázi epoxyesterové pryskyřice rozpouštědlového typu při objemových koncentracích připraveného pigmentu OKP = 1, 3 a 5 % všechny připravené vzorky doplňte plnivem uhličitanového typu na OKP/KOKP = 30 %. Pouze heteropolykyseliny aplikujte při OKP 3 %. DFT nátěrového filmu sjednoťte "top coat" nátěrem.
Připravte vzorky nátěrů na skleněných a nízko-uhlíkových ocelových panelech. Stanovte celkovou povrchovou tvrdost nátěrových filmů na kyvadle dle Persoze. Na sklech proveďte MEK test.
Proveďte testy fyzikální odolnosti nátěrových filmů, zhodnoťte odolnost vůči ohybu, úderu, hloubení a stupeň přilnavosti dle příslušných CSN EN ISO norem.
Pro získání výsledků vlivu pigmentu na korozní odolnost nátěrů proveďte test ke zjištění antikorozních vlastností a účinnosti nátěrů. Jako zkušební korozní prostředí použijte atmosféru SO2, 5% roztok NaCl neutrální povahy.
Vyjádřete na základě normy ASTM a její stupnice pro jednotlivé projevy koroze odolnost jednotlivých pigmentovaných nátěrů ve srovnání s primárními a sekundárními dopanty. Vypočtené výsledky antikorozní účinnosti, diskutujte. Stanovte optimální podíl a typ připraveného pigmentu pro zajištění vysoké antikorozní účinnosti.
Výsledky rovněž diskutujte i dle vlivu uvedených korozních prostředí a mechanických vlastností nátěrů jako celku. Stručně popište nové poznatky, závěry a přínosy práce pro vědu a praxi.
Závěrem doporučte, do jakého typu prostředí a pro jaké aplikace lze nátěry doporučit. Zároveň navrhněte mechanismus ochrany nátěrového filmu.
Zásady pro vypracování
Práce si klade za cíl připravit nátěrové hmoty, které do budoucna budou nejen ekonomicky, ale i ekologicky výhodnější v nátěrářském průmyslu. Cílem práce je zhodnotit synergický účinek bariérově působícího křemičitanu v kombinaci se solí vodivého polymeru s využitím v oblasti nátěrových hmot, konkrétně v oblasti antikorozní a mechanické ochrany ocelových materiálů s obsahem chloridu sodného a posledně vlhká atmosféra s obsahem oxidu siřičitého. Budou provedeny klasické testy fyzikální odolnosti nátěrových filmů a odtrhové zkoušky před a po vystavení vzorků koroznímu prostředí.
Proveďte literární rešerši na dané téma.
Syntetizujte vrstvu vodivého polymeru na pigmentové částice mastku, tak aby povrchová úprava primárním dopantem byla 10, 20 a 30 hm. %. Takto připravený pigment využijte k redopaci následujícími sekundárními dopanty: diethylfosfit; kyselinu benzoovou při stejném povrchovém pokrytí; fosfo-wolframovou kyselinu; křemičito-wolframovou kyselinu v poměru 1:1 a 1:0,5. Jako primární pigment využijte i kyselinu benzoovou opět s hmotnostním pokrytím 10, 20 a 30 hm. %.
Proveďte charakterizaci připravených pigmentů, stanovte jejich fyzikálně-chemické vlastnosti.
Připravte modelové základní nátěrové hmoty na bázi epoxyesterové pryskyřice rozpouštědlového typu při objemových koncentracích připraveného pigmentu OKP = 1, 3 a 5 % všechny připravené vzorky doplňte plnivem uhličitanového typu na OKP/KOKP = 30 %. Pouze heteropolykyseliny aplikujte při OKP 3 %. DFT nátěrového filmu sjednoťte "top coat" nátěrem.
Připravte vzorky nátěrů na skleněných a nízko-uhlíkových ocelových panelech. Stanovte celkovou povrchovou tvrdost nátěrových filmů na kyvadle dle Persoze. Na sklech proveďte MEK test.
Proveďte testy fyzikální odolnosti nátěrových filmů, zhodnoťte odolnost vůči ohybu, úderu, hloubení a stupeň přilnavosti dle příslušných CSN EN ISO norem.
Pro získání výsledků vlivu pigmentu na korozní odolnost nátěrů proveďte test ke zjištění antikorozních vlastností a účinnosti nátěrů. Jako zkušební korozní prostředí použijte atmosféru SO2, 5% roztok NaCl neutrální povahy.
Vyjádřete na základě normy ASTM a její stupnice pro jednotlivé projevy koroze odolnost jednotlivých pigmentovaných nátěrů ve srovnání s primárními a sekundárními dopanty. Vypočtené výsledky antikorozní účinnosti, diskutujte. Stanovte optimální podíl a typ připraveného pigmentu pro zajištění vysoké antikorozní účinnosti.
Výsledky rovněž diskutujte i dle vlivu uvedených korozních prostředí a mechanických vlastností nátěrů jako celku. Stručně popište nové poznatky, závěry a přínosy práce pro vědu a praxi.
Závěrem doporučte, do jakého typu prostředí a pro jaké aplikace lze nátěry doporučit. Zároveň navrhněte mechanismus ochrany nátěrového filmu.
Seznam doporučené literatury
-
Seznam doporučené literatury
-
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Diplomantka přednesla výsledky své diplomové práce a zodpověděla dotazy členů komise.\par