АНТИКОРРОЗИОННЫЙ НАНОГЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК C23F11/173 C23C22/05 B82B3/00 

Изобретение относится к жидким антикоррозионным составам на водной основе и может использоваться для защиты от коррозии для многих промышленных и хозяйственных целей, в частности для конструкций и деталей из металлов и сплавов на основе железа и алюминия (сталей, чугунов, дюралюминия и т.п.), контактирующих с агрессивными средами - растворами электролитов - морской (океанической) водой, промышленными стоками, грунтовыми водами и т.п.

Известен состав для защиты стальных конструкций и сооружений от атмосферной коррозии [патент RU 2418102, C23F 11/173, опубликовано: 10.05.2011 Бюл. №13]. Известный ингибитор коррозии содержит, мас. %: полиакриламид-гель 0,01-0,2, модифицированный бентонит с содержанием монтмориллонита 80% и более 0,1-0,5 и воду - остальное. Недостатком является ограниченность его применения: используется только для стали и только для защиты от атмосферной коррозии.

Известен состав ингибитора коррозии стали, который содержит полиоксиэтилен 0,001-0,1, бентонитовую глину 0,5-4,0, кальцинированную соду 0,1-1,0 и воду - остальное [патент RU №2353709, C23F 11/173, опубликовано: 27.04.2009, Бюл. №12]. В составе ингибитора используется водорастворимый полимер полиоксиэтилен с малой молекулярной массой, равной 6000 (марка ПЭГ 6000). В емкость загружают концентрированный водный раствор полимера - полиоксиэтилена с концентрацией 0,9-1,0 мас. %, далее процесс ведут при работающей мешалке и при 18-22°С, затем вводят концентрированный водный раствор кальцинированной соды с концентрацией 0,9-10 мас. % и доводят рН до 8-9, после чего со скоростью 1 л/мин вводят раствор водной суспензии бентонитовой глины с концентрацией 5-10 мас. %, затем добавляют расчетное количество воды для получения необходимой концентрации и полученную массу перемешивают в течение 10-15 мин. Данный ингибитор при нанесении на стальное изделие обеспечивает высокую степень защиты, а также снижает скорость коррозии. Недостаток: состав не предназначен для защиты конструкций, контактирующих с агрессивными средами - растворами электролитов и предназначен для защиты исключительно стали. Указанный аналог по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому составу и выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является создание ингибитора коррозии - антикоррозионного наногеля, который бы одновременно с антикоррозионными свойствами в агрессивных средах (в растворах электролитов) для различных металлических поверхностей на основе железа, алюминия и их сплавов обладал бы адгезионными, бактерицидными, антигрибковыми свойствами, был бы экологически безопасен и удобен в использовании.

Поставленная задача достигается тем, что антикоррозионный наногель включает, масс. %: 20-40 низкомолекулярного полиэтиленгликоля и 0,1-3,0 фуллеренолов на основе легкого фуллерена C₆₀ или на основе смеси фуллеренолов С₆₀ и С₇₀, при массовом их соотношении 3/1, вода - остальное до 100.

Низкомолекулярные полиэтиленгликоли (НПЭГ) с молекулярной массой до 1000 представляют собой продукты полимеризации окиси этилена с низшими гликолями (или полиэтиленгликолем с пониженной молекулярной массой). Структурная формула имеет следующий вид: НО-(СН₂-СН₂-O)_n-Н. Общепринятой считается номенклатура полимеров по их молекулярной массе. Например, для НПЭГ со средней молекулярной массой 200, 300, 400, 600 г/моль, количество молей окиси этилена n, соответственно равно 4, 6, 8, 12.

Фуллеренолы на основе легкого фуллерена С₆₀ и смеси фуллеренолов С₆₀ и С₇₀, при массовом их соотношении 3/1, являются водорастворимыми углеродными нанокластерами, на основе производных соответственно, легкого фуллерена С₆₀ и стандартной фуллереновой смеси (С₆₀+С₇₀+C_n>70).

Первоначально считалось, что гидроксилированием фуллерена С₆₀, можно получить фуллеренолы, имеющие общий состав С₆₀(ОН)_х (х=6, 12, 24, 36…). К настоящему времени, помимо собственно гидроксильных групп, к фуллеренолам на основе легкого фуллерена С₆₀, относят также соединения фуллеренов с некоторыми иными негидроксильными группами, например кислородными (=O, -О-) С₆₀(ОН)_хО_у, солевого типа, например [C₆₀(OH)_xO_y](ONa)_z и т.д. Так, фуллеренол, полученный реакцией С₆₀ с гидроксидом тетрабутиламмония в толуоле в присутствии кислорода и водного раствора едкого натрия, в действительности представляет собой не просто полигидроксилированную молекулу С₆₀, а стабильный радикал-анион молекулярной формулы Na⁺_n[C₆₀O_xOH_y]^-_n, где n=2-3, х=7-9, у=12-15 [L.O. Husebo, В. Sitharaman, К. Furukawa, Т. Kato, L.J Wilson. Fullerenols revisited as stable radical anions// J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126. Р.12055-12064].

В зависимости от метода синтеза можно получать фуллеренолы и смеси фуллеренолов различного состава.

Фуллеренол С₆₀(ОН)₂₄ получали гидролизом C₆₀Br₂₄, который, в свою очередь, был получен прямым гетерогенно-каталитическим синтезом фуллерена С₆₀ с Br₂ [К.Н. Семенов, В.А. Кескинов, А.К. Пяртман, В.В. Яковлев, О.В. Арапов. Растворимость C₆₀Br_n (n=6, 8, 24) в органических растворителях. Журнал физической химии. 2009. Т.83. №11. С. 2124-2129].

Фуллеренол С₆₀(ОН)_22-24, получаемый прямым окислением фуллерена С₆₀и называемый поэтому фуллеренолом-d (т.е. фуллерен-«direct»), синтезировали по методике первоначально опробованной японскими учеными [Li Jing, Takeuchi Atsuo, Ozawa Masaki, Li Xinhai, Saigo Kazuhiko, Kitazawa Koichi. С₆₀ fullerol formation catalysed by quaternary ammonium hydroxide. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993. P. 1784-1785]. Сначала был приготовлен раствор фуллерена С₆₀ в бензоле, далее к этому раствору при перемешивании на воздухе добавляли раствор гидроксида натрия и раствор гидроксида тетрабутиламмония. В результате синтеза, последующего выделения и очистки получали конечный продукт - фуллеренол (фуллерол).

Синтез смеси фуллеренолов (С60(ОН)_14-28+С₇₀(ОН)_10-22) при массовом их соотношении 3/1, осуществляли гетерогенно-каталитическим методом. К фуллереновой саже, получаемой по методу Кречмера, добавляли о-ксилол для растворения фуллереновой смеси, а также раствор NaOH в воде и катализатор - гидроксид тетрабутиламмония. Далее смесь механически перемешивали несколько суток, затем фуллереновую чернь отфильтровывали, водную фазу отделяли от органической на делительной воронке, смесь фуллеренолов высаливали из водной фазы метанолом и трижды перекристаллизовывали из воды в метанол. Остатки натриевых форм удаляли из препарата отмывкой в аппарате Сокслета. В полученной смеси фуллеренолов соотношение С₆₀(ОН)_14-28 и С₇₀(ОН)_10-22 в числах молей соответствует приближенно содержанию фуллеренов С₆₀ и С₇₀, содержащихся в фуллереновой саже, получаемой по методу Кречмера, т.е. порядка 3/1. Массовое соотношение С₆₀(ОН)_14-28 и С₇₀(ОН)_10-22 приближенно такое же, т.к. средние молекулярные массы обеих форм весьма близки. Присутствие в полученной смеси фуллеренолов более тяжелых фуллеренов возможно лишь в следовых количествах, так как суммарное содержание тяжелых фуллеренов (C_n>70) в фуллереновой саже составляет обычно менее 2 масс. %.

Смесь фуллеренолов ([C₆₀(OH)_15÷31O_0÷3]+[C₇₀(OH)_13÷24O_0÷1]), при массовом их соотношении 3/1, получали из фуллерита путем взаимодействия фуллерена C₆₀ с гидроксильным донором - раствором NaOH в присутствии катализатора - раствора гидроксида тетрабутиламмония [RU 2481267, С01В 31/02, В82В 3/00, С07С 29/00, С07С 31/00, опубликовано 20.08.2012, Бюл. №23]. Фуллерит, содержащий 97-99 мас. % легких фуллеренов и 1-3 мас. % тяжелых фуллеренов, получали экстракцией из фуллереновой сажи, которую в свою очередь, производили по методу Кречмера.

Достоинства заявляемого ингибитора коррозии:

- экологичность: низкомолекулярные полиэтиленгликоли экологически безопасны, не окисляются в естественных условиях, хорошо растворимы в воде и водных растворах;

- дополнительная экологичность наногеля достигается благодаря использованию водорастворимых нанокластеров, которые не окисляются на воздухе, стимулируют рост корневой системы растений и увеличивают стрессоустойчивость последних [RU 2541405, C05G 1/00, опубликовано 10.02.2015, Бюл. №4];

- дополнительные эксплуатационные свойства - бактерицидность, противогрибковые и противовирусные свойства, проявляются за счет наличия в рецептуре наногеля водорастворимых нанокластеров [K.N. Semenov, N.A. Charykov, V.N. Postnov, V.V. Sharoyko, I.V. Vorotyntsev, M.M. Galagudza, I.V. Murin. Fullerenols: Physicochemical properties and applications. Progress in Solid State Chemistry 2016. V. 44 (2). P. 59-74];

- высокая адгезия к различным металлическим поверхностям металлов и сплавов на основе железа и алюминия достигается, с одной стороны использованием составов на основе НПЭГ, а, с другой стороны, использованием водорастворимых нанокластеров - фуллеренолов.

Предпосылкой к созданию антикоррозионного наногеля являлся тот факт, что в результате обработки алюминия и стали водным раствором фуллеренолов скорость электрохимической коррозии (в 0,25 N растворе серной кислоты) уменьшалась практически в 10 раз. Одновременно удельная поверхностная электропроводность алюминия и стали также понижалась на 10 порядков - и, таким образом, металлическая поверхность становилась изолирующей [М.Ю. Матузенко, К.Н. Семенов, Л.В. Цветкова, В.А. Кескинов, Д.Г. Летенко, В.А. Никитин. Синтез и защитное действие фуллеренола-d. Физикохимия поверхности и защита металлов. 2011. Т. 47. №3. С.253-259].

Доказательством того, что заявляемый состав является наногелем, является следующее:

Известно, что все водные растворы фуллеренолов образуют иерархически организованные наноструктуры с образованием ассоциатов 1-го порядка (с линейными размерами первые десятки нм), второго порядка (сотни нм) и третьего порядка (единицы мкм). Второй и третий порядок ассоциатов, несомненно, присутствует в растворах с концентрациями 0,1-10 г фуллеренола/л раствора. Растворы, содержащие такие микрочастицы, с термодинамической точки зрения микрогетерогенны, находятся за концентрационной границей диффузионной устойчивости, или, иными словами представляют собой наногель [D.G. Letenko, V.A. Nikitin, K.N. Semenov, M.Yu. Matuzenko, V.A. Keskinov, E.G. Gruzinskaya, L.V. Tsvetkova. Study of Aqueous Solutions of Fullerenol-d by the Dymamic Light Scattering Method. Rus.J. of Appl. Chem. 2011. V.84. N 1. P.50-53; K.N. Semenov, N.A. Charykov, V.A. Keskinov. Fullerenol Synthesis and Identification.Properties of Fullerenol Water Solutions. J. Chem. Eng. Data. V.56. 2011. P. 230-239; K.N. Semenov, N.A. Charykov, V.N. Postnov, V.V. Sharoyko, I.V. Vorotyntsev, M.M. Galagudza, I.V. Murin. Fullerenols Physicochemical properties and applications. Progress in Solid State Chemistry 2016. V. 44 (2). P. 59-74].

Авторы подтверждают наличие наночастиц размерами от нескольких сотен нм до нескольких микрон опытами по динамическому светорассеянию (DLC), прибор NANOSIZER, Germany, исследование проведены в ресурсном центре СПБГУ «Геомодель».

Типичные примеры распределения нанообразований по размерам представлены на фигуре 1 и на фигуре 2.

На фигуре 1 представлено распределение по размерам ассоциатов в системе, соответствующей наногелю с концентрацией смеси фуллеренолов (C₆₀(OH)_14-28+C₇₀(OH)_10-22) 0,1 мас. %.

На фигуре 2 представлено распределение по размерам ассоциатов в системе, соответствующей наногелю с концентрацией смеси фуллеренолов ([C₆₀(OH)_15÷31O_0÷3]+[C₇₀(OH)_13÷24O_0÷1]) 0,1 мас. %.

В обоих случаях наблюдается образование ассоциатов второго и третьего порядка, соответствующих микрогетерогенности (гелеобразованию) раствора. На фигуре 2 дополнительно выявляется рефлекс, отвечающий образованию малых ассоциатов с «диаметром псевдосфер» ≈ 40-50 нм. Аналогичная картина наблюдалась и для других составов наногелей из приведенных примеров.

На фигуре 3 представлена зависимость линейного размера нанокластеров от их концентрации в растворе. Продемонстрировано образование ассоциатов разного порядка: от 0-го (мономеры) до 3-го порядка: 0-тип ассоциатов, I-тип ассоциатов, II-тип ассоциатов, III-тип ассоциатов. Там же представлена смена концентрационных зон существования жидких растворов в наногелях на основе составов: НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль - 30 масс. %, фуллеренол С₆₀(ОН)_22-24 - от 0,1 до 3,0 масс. %, Н₂О - дополнение до 100 масс. %. Хорошо видна смена зоны истинных растворов на зону предрасслаивания (≈ 0,03±0,01 мас. %) и на зону расслаивания (≈ 3±10 мас. %). Точки разного типа отвечают сериям разных экспериментов.

Составы наногелей были также изучены с помощью электронного микроскопа VEGA3 SB (увеличение *50 000).

На фигуре 4 представлена фотография состава антикоррозионного наногеля из примера 1 - НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль - 30 масс. %, фуллеренол С₆₀(ОН)_22-24 - 1 масс. %, Н₂О - 69 мас. %.

Хорошо видно образование псевдосферических наночастиц с линейными размерами несколько сотен нм, что также подтверждает гелеобразную структуру состава.

Примеры испытаний заявляемого ингибитора коррозии.

Для получения антикоррозионного наногеля фуллеренол на основе легкого фуллерена С₆₀ или смеси фуллеренолов С₆₀ и С₇₀ растворяли в воде при перемешивании и комнатной температуре, затем в образовавшийся раствор добавляли НПЭГ и перемешивали при тех же условиях. После фильтрации наногель готов к употреблению.

Методика определения скорости электрохимической коррозии и энергии наногеля к поверхности металла.

Для определения скорости коррозии был использован электрохимический метод [Практические работы по физической химии под редакцией К.П. Мищенко, А.А. Равделя, A.M. Пономаревой. Л.: Химия, 1982. 399 с.]. Электроды из стали или алюминия использовались как рабочие, а в качестве электродов сравнения использовались нормальные каломельные электроды (0,1N KCl). Во всех случаях наблюдалась область подчинения зависимости уравнению Таффеля [Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Химия. 1983], т.е. область линейности зависимости потенциала катода (Е_к) от логарифма плотности тока (lnJ), что позволяет установить значения функции плотности тока обмена - J₀. Значение функции J₀ в таких условиях пропорционально скорости электрохимической коррозии - π. Степень защиты от электрохимической коррозии Z=[(J₀-J₀^inh)/J₀]*100%, где: J₀ - плотность тока обмена без использования покрытия антикоррозионным наногелем, J₀^inh - тоже с использованием покрытия наногелем.

Энергия адгезии жидкости (наногеля в нашем случае) к поверхности твердого тела (металла или сплава) - W_a, вследствие невозможности непосредственного определения поверхностного натяжения на границе раздела твердое тело-воздух - σ₁, рассчитывалось косвенно по формуле: W_a=σ₂(1+cos Θ), где: σ₁ - поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-воздух, Θ - краевой угол смачивания; Θ - определялся численно по оцифрованным фотографиям «лежащей на поверхности твердого тела капли» при увеличении (*400), значения σ₂ - по методу отрыва кольца (метод Дю Нуи [М.Г. Валишев, А.А. Повзнер. Курс общей физики. М.: Лань, 2009].

Пример 1.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

электрод сравнения (здесь и далее) - нормальный каломельный (1 М KCl),

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % Н₂О,

средняя толщина покрытия гелем (здесь и далее) 200 мкм,

температура опыта (здесь и далее) 25°С.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,3 А/см², lnJ₀^inh=-9,5 А/см². J₀=6,7*10^-4 А/см², J₀^inh=7,5* 10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=7,8 мм/год, π₀^inh=0,88 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=89 отн. %.

Энергия адгезии W_a=145 мДж/м².

Пример 2.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 600 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % H₂O.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,1 А/см², lnJ₀^inh=-9,3 А/см². J₀=8,3*10^-4 А/см², J₀^inh=9,1*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=9,6 мм/год, π₀^inh=1,1 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=89 отн.%.

Энергия адгезии W_a=153 мДж/м².

Пример 3.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 800 г/моль), 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,0 А/см², lnJ₀^inh=-9,2 А/см². J₀=9,1*10^-4 А/см², J₀^inh=1,0*10^-4 А/см²

Скорости коррозии: π₀=10,6 мм/год, π₀^inh=1,2 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=89 отн.%.

Энергия адгезии W_a=157 мДж/м².

Пример 4.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Алюминий А-5,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: ln J₀=-6,0 А/см², ln J₀^inh=-8,5 А/см². J₀=3,3*10^-3 А/см², J₀^inh=2,0*10^-4 А/см²

Скорости коррозии: π₀=22 мм/год, π₀^inh=1,3 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=94 отн. %.

Энергия адгезии W_a=89 мДж/м².

Пример 5.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 3 масс. %) фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 67 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: ln J₀=-7,3 А/см², ln J₀^inh=-10,1 А/см². J₀=6,7*10^-4 А/см², J₀^inh=4,l*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=7,8 мм/год, π₀^inh=0,48 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=94 отн.%.

Энергия адгезии W_a=159 мДж/м².

Пример 6.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Алюминий А-5,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 3 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 67 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: ln J₀=-6,0 А/см², ln J₀^inh=-8,9 А/см². J₀=3,3*10^-3 А/см², J₀^inh=1,4*10^-4 А/см²

Скорости коррозии: π₀=22 мм/год, π₀^inh=1,3 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=96 отн. %.

Энергия адгезии W_a=93 мДж/м².

Пример 7.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 40 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 59 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: ln J₀=-7,2 А/см², ln J₀^inh=-9,6 А/см². J₀=6,1*10^-4 А/см², J₀^inh=5,6*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=7,1 мм/год, π₀^inh=0,65 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=91 отн.%.

Энергия адгезии W_a=167 мДж/м².

Пример 8.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 20 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 79 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,4 А/см², lnJ₀^inh=-10,3 А/см². J₀=6,1*10^-4 А/см², J₀^inh=3,4*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=7,1 мм/год, π₀^inh=0,39 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=95 отн.%.

Энергия адгезии W_a=155 мДж/м².

Пример 9.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 0,1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69,9 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-5,2 А/см², lnJ₀^inh=-7,1 А/см². J₀=5,5* 10^-3 А/см², J₀^inh=8,3*10^-4 А/см²

Скорости коррозии: π₀=64 мм/год, π₀^inh=9,7 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=85 отн.%.

Энергия адгезии W_a=81 мДж/м².

Пример 10.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % смеси фуллеренолов (С₆₀(ОН)_14-28+С₇₀(ОН)_10-22), 69 мас. % H₂O,

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,3 А/см², lnJ₀^inh=-9,4 А/см². J₀=6,7*10^-4 А/см², J₀^inh=8,2*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=7,8 мм/год, π₀^inh=0,96 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=88 отн.%.

Энергия адгезии W_a=147 мДж/м².

Пример 11.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 20 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)₂₄, 79 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,3 А/см², lnJ₀^inh=-10,3 А/см². J₀=6,1*10^-4 А/см², J₀^inh=3,4*10^-5 А/см²

^{Скорости коррозии: π₀=6,9 мм /год, π₀inh=0,39 мм/год.}

Коэффициент защиты: Z=94 отн. %.

Энергия адгезии W_a=159 мДж/м².

Пример 12.

Коррозионная среда - 0,025 N (гэкв/л) H₂SO₄,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 20 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. %) смеси фуллеренолов ([C₆₀(OH)_15÷31O_0÷3]+[C₇₀(OH)_13÷24O_0÷1]), 79 мас. % H₂O,

Результаты измерений:

Токи обмена: lnJ₀=-7,1 А/см², lnJ₀^inh=-10,0 А/см². J₀=8,3*10^-4 А/см², J₀^inh=4,5*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀=9,7 мм/год, π₀^inh=0,53 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=95 отн. %.

Энергия адгезии W_a=137 мДж/м².

Пример 13.

Коррозионная среда - 0,50 N (гэкв/л) NaCl (имитация океанической воды),

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Сталь-3,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. %) фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: In J₀=-7,3 А/см², In J₀^inh=-9,5 А/см². J₀=1,7*10^-4 А/см², J₀^inh=5,0*10^-5 А/см²

Скорости коррозии: π₀ - 2,0 мм /год, π₀^inh=0,58 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=71 отн.%.

Энергия адгезии W_a=123 мДж/м².

Пример 14.

Коррозионная среда - 0,50 N (гэкв/л) NaCl,

корродирующий материал (рабочий электрод) - пластина Алюминий А-5,

наногель состава: 30 масс. % НПЭГ со средней молекулярной массой 400 г/моль, 1 масс. % фуллеренола С₆₀(ОН)_22-24, 69 мас. % Н₂О.

Результаты измерений:

Токи обмена: In J₀=-5,6 А/см², In J₀^inh=-7,6 А/см². J₀=3,7*10^-3 А/см², J₀^inh=5,0*10^-4 А/см²

Скорости коррозии: π₀=25 мм/год, π₀^inh=3,3 мм/год.

Коэффициент защиты: Z=87 отн. %.

Энергия адгезии W_a=83 мДж/м².

Изобретение относится к жидким антикоррозионным составам на водной основе и может использоваться для защиты от коррозии в промышленных и хозяйственных целях, в частности для защиты от коррозии конструкций и деталей из металлов и сплавов на основе железа и алюминия, контактирующих с агрессивными средами. Антикоррозионный наногель включает 20-40 мас.% низкомолекулярного полиэтиленгликоля, 0,1-3,0 мас.% фуллеренолов на основе легкого фуллерена C₆₀ или на основе смеси фуллеренолов C₆₀ и C₇₀, при массовом их соотношении 3/1 и воду - остальное до 100 мас.%. Антикоррозионный наногель одновременно с антикоррозионными свойствами в агрессивных средах для различных металлических поверхностей на основе железа, алюминия и их сплавов дополнительно обладает бактерицидными, антигрибковыми, адгезионными свойствами, экологически безопасен и удобен в использовании. 4 ил., 14 пр.

Антикоррозионный наногель, отличающийся тем, что он содержит в мас. %: 20-40 низкомолекулярного полиэтиленгликоля, 0,1-3,0 фуллеренолов на основе легкого фуллерена С₆₀ или на основе смеси фуллеренолов С₆₀ и С₇₀, при массовом их соотношении 3/1, вода - остальное до 100.