Анотація до роботи:

Сиза О.І. Розробка наукових принципів створення інгібуючих синергічних композицій та модифікованих ними епоксидних покриттів для захисту сталей від корозії.– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.14 – Хімічний опір матеріалів та захист від корозії.– Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка, Національна академія наук України.– Львів, 2001.

Дисертацію присвячено підвищенню хімічного опору сталі в агресивних середовищах корозії та корозійно-механічному руйнуванню синергічними захисними композиціями та модифікованими епоксидними покриттями. Розроблено наукові принципи створення нових ефективних захисних епоксидних порошкових покриттів (ЕПП), які засновані на кількісному взаємозв’язку електронної структури, термодинамічних характеристик, адсорбційних та захисних властивостей N-, S-, О-вмісних гетероциклів (ГТЦ) як модифікаторів ЕПП на прикладі 5 груп сполук (111 речовин) – конденсованих імідазолів і тіазолів. Встановлено основні закономірності механізму підвищення захисних властивостей епоксидних композицій та інтенсифікації формування покриття під дією ГТЦ, що базуються на кореляційних залежностях чисельних коефіцієнтів інгібування корозії і КМР від термодинамічних характеристик: потенціалу іонізації, дипольного моменту, ентальпії утворення, енергії зв’язку, силових постійних валентних коливань хімічних зв’язків, констант Гаммета, резонансних і стеричних констант. Розкрито природу адсорбційних процесів на сталі, показано декількома незалежними методами ( s,j-, С,j-, і,t-, Z,c-криві і т.ін.), що адсорбція відбувається відповідно до ізотерми Тьомкіна. Розвинуто методи та методологію корозійного моніторингу щодо ефективності захисту сталі епоксидними покриттями на рідких та порошкових олігомерах від корозії під напруженням із визначенням парціальних коефіцієнтів інгібування. Розроблено нові синергічні композиції з ГТЦ на вторинній сировині (відходи e-капролактаму Чернігівського ВАТ “Хімволокно”) як інгібітори для кислотного травлення сталі, визначено технологічні режими. Розроблено й оптимізовано нові ЕПП, які відповідають вимогам екологічної безпеки, забезпечують надійність в експлуатації металовиробів, значну економію матеріальних та енергоресурсів. Наукові розробки і практичні рекомендації дисертації впроваджено на підприємствах Чернігівського регіону для захисту сталі від корозії та КМР обладнання, трубопроводів, реакторів і т.ін.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової і прикладної проблеми підвищення опору конструкційних сталей корозії і КМР інгібуючими композиціями поліфункціональної дії з N-, S- і О-вмісних ГТЦ і модифікованими ними захисними епоксидними покриттями, що забезпечують:

–експлуатаційну надійність металоконструкцій в агресивних робочих середовищах;

–значне скорочення енерговитрат на стадії формування епоксидного покриття;

–техно-соціально-економічну ефективність протикорозійного захисту обладнання в хімічній промисловості, енергетиці, машино- і приладобудуванні та ін.

1. Розроблено наукові принципи створення нових ефективних синергічних композицій з ГТЦ поліфункціональної дії на вторинній сировині (відході першої дистиляції цеху регенерації e-капролактаму Чернігівського ВАТ “Хімволокно”) для інгібіторного захисту і модифікації епоксидних покриттів в агресивних середовищах, що полягають у кількісній оцінці взаємозв'язку електронної будови, термодинамічних характеристик, адсорбційних і захисних властивостей синергістів.

2. Розвинуто й поглиблено теоретичні уявлення про механізми інгібуючої дії синергічних добавок, що базуються на:

–оцінці вкладу електрохімічного та хімічного механізмів корозії;

–визначенні часткових механізмів інгібування (блокувального, енергетичного, активаційного) та аналізі їх взаємозв'язку з коефіцієнтами гальмування корозійного розтріскування і малоциклової втоми сталей;

–виявленні характеру переносу електронного заряду з урахуванням індукційної і резонансної взаємодії полярних замісників з реакційними центрами молекул і прояві внутрішньо- і міжмолекулярного синергізму;

–встановленні кореляційних залежностей множинних коефіцієнтів інгібування корозії і КМР від потенціалу іонізації, дипольного моменту, ентальпії утворення, енергії зв'язку і силових постійних валентних коливань хімічних зв'язків, констант Гаммета, резонансних і стеричних констант.

3. Розкрито природу адсорбційних процесів ГТЦ на сталі, показано, що адсорбція відбувається відповідно до ізотерми Тьомкіна. Виявлено роль комплексоутворення p-металохелатів і макроциклічних хелатних комплексів на поверхні металу внаслідок активізації N-, S-, О- і С-протонування і нуклеофільного заміщення лігандів, в результаті чого підвищується стійкість металу в агресивних середовищах до корозії під напруженням.

4. Розраховано коефіцієнти синергізму гальмування корозії під напруженням залежно від температури кислотного травлення сталі 20 у 10% НСІ, встановлено оптимальну концентрацію ГТЦ і відходу e-капролактаму і на цій основі розроблено рецептури захисних композицій на вторинній сировині, ефективні для високотемпературного травлення в кислотах (оптимальна захисна концентрація – 2 г/л з Z=93%, b=75%) та для сірководневих середовищ (3,5…5 г/л з Z_max=90%, К_КР=90…130 і g^N =1,5…2,7 в умовах МЦВ і КР). Визначено технологічні режими їхнього використання в травильних розчинах.

5. З’ясовано, що гальмування МЦВ і КР, при застосуванні синергічних композицій у складі захисних покриттів на рідких епоксидних олігомерах (ЕД-20), здійснюється в основному за блокувальним механізмом. Це зумовлює високу ефективність захисту, зокрема в середовищі NACE: зростають опір корозійному розтріскуванню сталі 65Г у 10-105 разів та опір сталі 20 і 45 малоцикловій втомі – коефіцієнти впливу середовища відповідно знижуються – b_с в 1,7 і 1,6; b_СН – в 1,4 і 1,5; b_NACE – у 2,3 раза.

6. Встановлено основні закономірності формування ЕПП при модифікації композицій новими синергічними добавками, що полягають в утворенні металохелатних комплексів–активаторів процесу тверднення. В результаті утворюється регулярна структура тривимірної плівки олігомеру, зростає вихід гель-фракції, знижується температура формування інгібованого покриття та скорочується час тверднення. Виявлено можливість заміни традиційного твердника – ДЦДА (який є слабким інгібітором корозії) на похідні 2-метилціанобензімідазолу, триазину та ін., що забезпечують поліфункціональну дію: поряд із високим захистом від корозії знижують температуру (на 40...60⁰С) та час тверднення (у 2-4 рази).

7. Розроблено епоксидні порошкові композиції з новими інгібіторами, у т.ч. з добавками відходу e-капролактаму, з високими фізико-механічними показниками та ефективним захистом від корозії і КМР: КР сталі 40Х у НСІ знижується в 115-120 разів (промислові ЕПП у 14-16 разів), малоциклова витривалість сталі підвищується на 35...47% порівняно з промисловими ЕПК.

8. Встановлено механізм захисту інгібованими захисними покриттями, пов’язаний з дією інгібіторів в порах, що вперше підтверджено кількісною характеристикою часткових коефіцієнтів гальмування процесу корозії сталі під напруженням: блокувальний коефіцієнт g₃ зростає при e= 0,4% в 12,3 раза, а гальмування катодного відновлення водню більше в 2,9 раза за інгібування анодної іонізації металу. На підставі частотної залежності ємності та опору електродів з покриттям виявлено невелику зміну ємності при значній дисперсії опору зі зміною частоти, а також стабільність цих характеристик у часі (400 діб), що свідчить про високі захисні властивості покриття. Отримані дані корелюють із результатами корозійних досліджень покриття у камері при різкій зміні температури, підвищеній вологості, сольовому тумані та ін.

9. Оптимізовані ЕПК відповідають вимогам екологічної безпеки, забезпечують економію матеріальних і енергетичних ресурсів. Вони захищені авторським свідоцтвом на винаходи і впроваджені у виробництво (завод «Комунар», ВАТ «ЧЕЗАРА», АТЗТ «Тісма», ВАТ «Чернігівнафтопродукт», ВАТ «Хімволокно» та ін.). Проведено дослідно-промислові випробування розроблених ЕПК на підприємствах Чернігівського регіону.

10. Окремі наукові розробки дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес у ЧДТУ: розділи лекційних курсів, що читаються автором, і лабораторних практикумів з «Фізичної хімії», «Корозії і захисту металів» і ін.

Публікації автора:

1. Сизая О.И. Физико-химические основы повышения защитных и техноло-гических свойств эпоксидных порошковых композиций синергетическими добавками на основе N-, S-содержащих гетероциклов.– Чернигов: Дельта, 1998.– 96 с.

2. Об ингибирующей способности полиметиленбис-2,2-бензимидазолов / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, А.Н. Красовский, Л.Д. Косухина // Защита металлов. – 1994. – Т.30, №5. – С.494-497.

3. Ингибирующее действие бромидов 1,2-диарил-5,6-дигидроимидазо [2,1-в] тиазолия на кислотную коррозию стали / О.И. Сизая, Л.Д. Косухина, В.А. Чумаков, А.Н. Красовский, А.М. Демченко // Журн. прикл. химии.– 1996. – Т.69, №9. – С.1501-1504.

4. Вплив полярних властивостей замісників на інгібіруючу дію бромідів 2,3-дигідро-5,7-диарилімідазо [2,1-в] тіазолію /О.І. Сиза, Л.Д. Косухіна, В.А. Чумаков, О.М. Красовський // Вісн. Чернігів. технол. ін-ту. – 1996. – №2. – С.153-159.

5. Об эффективности использования производных арилбензимидазола в защитных порошковых эпоксидных композициях / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, Л.Д. Косухина, А.Н. Красовский // Защита металлов. – 1996. – Т.32, №1. – С.61-65.

6. Зв’язок між будовою гідразонів 2-гідразинобензімідазолу і їх ефективністю як інгібіторів корозії / О.І. Сиза, Л.Д. Косухіна, Л.Ю. Чумакова, В.А. Чумаков, О.М. Красовський // Вісн. Чернігів. технол. ін-ту. –1996. – №2. – С.145-153.

7. Сиза О.І. Оптимізація складу порошкових епоксидних композицій// Вісн. Чернігів. технол. ін-ту. –1997. – №3. – С.155-159

8. Сизая О.И. Производные бромидов имидазотиазолия для защитных эпоксидных композиций //Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1997. – №4. – С.26-29.

9. Сизая О.И. Модификация эпоксидных композиций комплексными соединениями производных бензимидазола // Экотехнологии и ресурсо-сбережение. – 1997.– №5. – С.36-39.

10. Протикорозійна активність ксантинів / В.Г. Старчак, О.І. Сиза, Л.І. Бойко, О.О. Кремзер, Д.Б. Коробко // Вісн. Чернігів. технол. ін-ту. –1997. – №3. – С.149-155.

11. Получение ингибитированных защитных покрытий с уменьшением энергозатрат / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, И.Н. Курмакова, Л.И. Бойко // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1997. – №6. – С.22-27.

12. Старчак В.Г., Сиза О.І., Челябієва В.М. Фізико-хімічні основи підвищення інгібіторного захисту металів // Вісн. Чернігів. технол. ін-ту. – 1997. – №3. – С. 129-136.

13. Сизая О.И. Порошковые эпоксидные композиции с производными гидразонов 2-гидразинобензимидазола // Укр.хим.журн. – 1998. – Т.64, №4. – С.136-141.

14. Старчак В.Г., Сизая О.И., Косухина Л.Д. О противокоррозионной активности некоторых ускорителей отверждения эпоксидных олигомеров // Защита металлов. – 1998. – Т.34, №1. – С.43-46.

15. N,N’-Дизамещенные гидразины и их влияние на коррозионно-электрохимическое поведение стали /О.И. Сизая, Л.Д. Косухина, В.А. Чумаков, А.Н. Красовский, А.М. Демченко // Укр. хим. журн.–1998.–Т.64, №7.– С. 51-57.

16. Эколого-экономические аспекты использования алкилбензимидазолов для повышения эффективности защиты стали в Н₂S - среде / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, Л.И. Бойко, Л.Д. Косухина, С.Д. Цыбуля // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1998. – №4. –С.21-25.

17. Защитные покрытия с использованием вторичного сырья для агрессивных сред / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, Л.И. Бойко, И.Н. Курмакова, И.А. Костенко, А.В. Стремецкий //Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1998. – №5. –С.60-63.

18. Антикоррозионные свойства некоторых производных 2-фениламино-4- метилтиазола /О.И. Сизая, Л.Д. Косухина, В.А. Чумаков, А.Н. Красовский, А.М. Демченко // Журн. прикл. химии. – 1998. – Т.71, №4. – С.621-624.

19. Утилізація багатотоннажних відходів у композиціях на основі модифікованих епоксидних олігомерів / О.І. Сиза, В.Г. Старчак, Л.І. Бойко, О.П. Третяк, С.Д. Цибуля // Фіз-хім. механіка матеріалів.– 1999.– Т.35,№ 1.– С.90-94.

20. Сизая О.И. Ресурсо- и энергосбережение в сфере производства и потребления порошковых эпоксидных композиций //Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1999. – №4. – С. 27-31.

21. Влияние строения производных 2-тиохиназолин-4-она на их ингибирующую активность /О.И. Сизая, Л.Д. Косухина, Л.Ю. Чумакова, А.Н. Красовский // Защита металлов. – 1999. – Т.35, №2. – С. 196-199.

22. Электрохимические и экологические аспекты использования пестицидов в противокоррозионной защите /В.Г. Старчак, Ж.В. Замай, И.А. Костенко, С.А. Наумчик, О.И. Сизая // Вопр. химии и хим. технол.– 1999.– №1.– С.312-314.

23. Шляхи підвищення ефективності протикорозійного захисту сталі від корозійно-механічного руйнування в агресивних середовищах /В.Г. Старчак, О.І. Сиза, Ж.В. Замай, С.Д. Цибуля, О.Г. Мартинюк, В.М. Челябієва, С.А. Наумчик // Фіз.-хім.механіка матеріалів.–2000.–Спец.вип. №1, Т.2 – Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів. – С.746-751.

24. Некондиційні пестициди у композиціях на промислових відходах для протикорозійних матеріалів / В.Г. Старчак, С.А. Наумчик, И.А. Костенко, Ж.В. Замай, О.И. Сизая // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2000. – №2. –С.31-36.

25. А.с. 1527884 СССР. Порошковая композиция для покрытий / Л.Н. Машляковский, О.И. Сизая, В.Р. Королева, А.В.Афанасьєв, О.Б. Жидкова. – Опубл. 07.12.89, Бюл. №45.

26. Сиза О.І., Красовський О.М., Чумаков В.А. Методичні вказівки до лабораторного практикуму “Фізична хімія” для студентів денної форми навчання. Спеціальність 7.090805 –промислова електроніка.– Чернігів: ЧТІ, 1996.– 70 с.

27. Методичні рекомендації до лабораторної роботи “Дослідження електрохімічної гетерогенності зварних з’єднань сталі” з курсу “Конструкційні матеріали та захист від корозії” / В.Г. Старчак, С.Д. Цибуля, О.І. Сиза, В.М. Челябієва.– Чернігів: ЧТІ, 1999.– 16 с.

28. Экоменеджмент в противокоррозионной защите на примере утилизации некондиционных пестицидов / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, Ж.В. Замай и др.//Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Докл. Междунар. экологического конгресса. – Санкт-Петербург: Балт. ГТУ.– 2000.– С.480.

29. Химия и электрохимия комплексов 3d-переходных металлов как модификаторов поверхности стали / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, В.Н. Челябиева, И.А. Костенко // Благородные и редкие металлы: Сб. информ. материалов II Междунар. конф. “БРМ-97”.– Донецк: ДГТУ, 1997.–Ч.IV.– С.34.

30. Ресурсосбережение и техногенная безопасность / В.Г.Старчак, Ж.В. Замай, С.Д. Цыбуля, О.И.Сизая // III Междунар. Конгресс “Защита-98”.– Москва, 1998.– С. 219-220.

31. Техногенная безопасность, система экоменеджмента и малоцикловая водородная усталость / В.Г. Старчак, О.И. Сизая, Ж.В. Замай, С.Д. Цыбуля // Водородное материаловедение и химия гидридов металлов: Сб. материалов междунар. конф.– Кацивели, Ялта.– 2-8 сент, 1999.– С. 356-357.

32. Сизая О.И., Старчак В.Г., Красовский А.Н. Защитные порошковые композиции с ускоренным режимом отверждения // Химия и технология прогрессивных полимерных композиционных покрытий.–Киев, 1993.– С. 21.

33. Старчак В.Г., Сизая О.И., Красовский А.Н. Модификация порошковых композиций для агрессивных сред // Защитные металлические и неметаллические покрытия.– Крым-Киев, 1994.–С. 24-25.

34. Сиза О.І., Машляковський Л.М., Красовський О.М. Механізм прискорюючої дії похідних бензімідазолу на процес твердіння епоксидних олігомерів // Тези доп. ХVІІ Укр. Конф. з органічної хімії.– Харків, 1995.– Ч. 2.–С.446.

Всього за матеріалами дисертації опубліковано 50 робіт.

Анотації