ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНО-РЕМОНТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХОНЬ ОБЛАДНАННЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТУ ШЛЯХОМ ВПРОВАДЖЕННЯ ПОЛІМЕРНИХ ПОКРИТТІВ
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2026.1.32.152-163
Анотація
У роботі наведено результати експериментальних досліджень, спрямованих на підвищення експлуатаційно-ремонтних характеристик поверхонь водного транспорту шляхом розроблення та впровадження новітніх полімерних покриттів із покращеними антикорозійними характеристиками. Основною метою дослідження є встановлення закономірностей впливу різнодисперсних наповнювачів на корозійну тривкість епоксидних композитних покриттів. Як матрицю для створення захисних покриттів використано епоксидний олігомер ЕД-20, який полімеризували поліетиленполіаміном (ПЕПА). Для модифікації структури полімеру застосовано систему наповнювачів, що включає нанодисперсну фулерено-сажову суміш (30–40 нм) та мікродисперсний триметоприм (5–10 мкм). Оптимізацію складу композицій здійснено із застосуванням методу математичного планування експерименту з використанням програмного середовища STATGRAPHICS® Centurion XVI. Дослідження корозійної стійкості виконано методом імпедансної спектроскопії шляхом визначення питомого електричного опору та питомої ємності покриттів у трьох модельних агресивних середовищах: 10 % розчині сірчаної кислоти, ацетоні та морській воді (35‰). Встановлено, що введення триметоприму сприяє додатковому хімічному зшиванню полімерної матриці, тоді як нанодисперсний наповнювач формує ефект «лабіринтової структури», зменшуючи дифузійну проникність покриття. Експериментально підтверджено, що розроблені композиції забезпечують підвищення значення питомого опору (0,25–0,29 Ом·м2) та зниження питомої ємності (16–27 пФ/м2), що свідчить про формування щільної, гідрофобної та структурно стабільної полімерної сітки. Максимальними значеннями досліджуваних параметрів характеризується покриття ЕКП-3, яке перевищує показники базової матриці на 56 % та покриттів HEMPEL, HEMPALIN ENAMEL – на 24–28 %. Запропоновано узагальнену модель механізму підвищення корозійної стійкості, що базується на трьох ключових процесах: хімічному зшиванні, наномодифікації та гідрофобізації структури полімеру.
Посилання
2. Li, H., Zhang, Q.-H., Meng, X.-Z., et al. (2023). A novel cerium organic network modified graphene oxide prepared multifunctional waterborne epoxy-based coating with excellent mechanical and passive/active anti-corrosion properties, Chem. Eng. J., 465 (8), 142997. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142997.
3. Chen, J., Zhao, W. (2021). Silk fibroin-Ti3C2TX hybrid nanofiller enhance corrosion protection for waterborne epoxy coatings under deep sea environment. Chem. Eng. J., 423, 130195. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130195.
4. Xianming Shi, Tuan Anh Nguyen, Zhiyong Suo, Yajun Liu, Recep Avci (2009). Effect of nanoparticles on the anticorrosion and mechanical properties of epoxy coating. Surface and Coatings Technology, 204 (3), 237–245. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.06.048.
5. Mehdi Honarvar Nazari, Yan Zhang, Ali Mahmoodi, Gang Xu, Jiang Yu, Junliang Wu, Xianming Shi (2022). Nanocomposite organic coatings for corrosion protection of metals: A review of recent advances. Progress in Organic Coatings, 162, 106573. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106573.
6. Zhangmin Zhang, Rui Chen, Jie Hu, Yangyang Wang, et al (2021). Corrosion behavior of the reinforcement in chloride-contaminated alkali-activated fly ash pore solution. Composites Part B: Engineering, 224, 109215. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109215.
7. Verma, C, Olasunkanmi, LO, Akpan, ED, Quraishi, MA, Dagdag, O, El Gouri, M, Ebenso, EE (2020). Epoxy resins as anticorrosive polymericmaterials: A review. Reactive and Functional Polymers, 156, 104741. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.202.
8. Makhmetova, A. R., Negim, El-Sayed, Ainakulova, D. T.,Yeligbayeva, G., Khatib, J. M. (2024). An Overview ofEpoxy Resinsascoating to protect metalsfrom corrosion. Complex Use of Mineral Resources, 328(1), 20–32. https://doi.org/10.31643/2024/6445.03.
9. Xiaomei, Wang, Weili, Li, Xiao, Wang, Mingsheng, Bu, Xin, Sun, Zhengbai, Zhao, Lixin, Xu, Lizhuang, Chen, Zhaolei, Li, Mike, Tebyetekerwa (2024). Improved properties of epoxy composite coatings enabled by multi-dimension filler materials. Progress in Organic Coatings, 197, 108800. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108800.
10. Sienkiewicz, A., Czub, P. (2023). Modification of Epoxy Compositions by the Application of Various Fillers of Natural Origin. Materials, 16, 3149. https://doi.org/10.3390/ma16083149.
11. Mathew, L., Joseph, K. U., Joseph, R. (2007). Isora fibre: Morphology, chemical composition, surface modification, physical, mechanical and thermal properties–A potential natural reinforcement. J. Nat. Fibers, 3 (4), 13–27. https://doi.org/10.1300/J395v03n04_02.
12. Sapronov, O. O., Maruschak, P. O., Demchenko, V. L., Bishchak, R. T., Sharanov, V. D., Danylenko, D. O., Sapronova, A. V., Sotsenko, V. V., Vorobiov, P. O., Sokol, A. O., Yurenin, K. Yu., Aleksenko, V. L. (2025). Study of thermal effects in polymer coatings with increasing temperature. Functional Materials, 32 (3), 405–410. https://doi.org/10.15407/fm32.03.405.
13. Sapronov, O. O., Demchenko, V. L., Sharanov, V. D., Danylenko, D. O., Sapronova, А. V., Sotsenko, V. V., Vorobiov, P. O., Yurenin, K. Yu., Fostyk, P. P., Banha, M. М., Sytnyk, І. О. (2025). Investigation of properties and structure of polymer coatings based on epoxy polymer and trimethoprim. Functional Materials, 32 (4), 578–585. https://doi.org/10.15407/fm32.04.578.
14. Sapronov, O., Demchenko, V., Sharanov, V., Sapronova, А. (2025). Improvement of the characteristics of protective coatings intended for the protection of surfaces of aids navigation water transport. Transport Development, 1(24), 100–113. https://doi.org/10.33082/td.2025.1-24.08.
15. Sapronov, O. O., Dyadyura, K., Vorobiov, P. O., Sharanov, V. D., Karpash, M. O, Bishchak, R. T., Hrebenyk, L. (2023). Corrosion-Resistant Epoxy Coatings Filled with Nanoparticles of Vegetable Origin to Protect Water Vehicles. Journal of Nano- and Electronic Physics, 15(5), 1–7 https://doi.org/10.21272/jnep.15(5).05025.
