Все статьи автора в журнале: Барабаш Д.Е.

1. Модель нестационарной неизотермической диффузии ингибиторов коррозии в полимерной пленке

   Model of non-stationary non-isothermal diffusion of corrosion inhibitors in polymeric film

   Номер: 2024 / 03

   Хвостов А.А. | Hvostov A.A. | Барабаш Д.Е. | Barabash D.E. | Аникин И.В. | Anikin I.V. | barabash60170@yandex.rubarabash60170@yandex.ru

   Авторы статьи

   Authors

   Хвостов А.А.

   Hvostov A.A.

   Барабаш Д.Е.

   Barabash D.E.

   Аникин И.В.

   Anikin I.V.

   barabash60170@yandex.ru

   barabash60170@yandex.ru

   ---

   Модель нестационарной неизотермической диффузии ингибиторов коррозии в полимерной пленке

    

   УДК 51-7:54.06:62-761

   DOI: 10.36652/1813-1336-2024-20-3-102-107

    

   Показана эффективность пленочных композиций c комплексом ингибиторов при защите техники от коррозии. Выявлена ведущая роль диффузии в формировании защитного слоя на подложке. Обоснована актуальность разработки модели диффузии ингибиторов коррозии к подложке за счет самой агрессивной среды. Указанная модель обеспечивает расчет концентрации ингибитора для различных типов агрессивной среды (щелочная, кислотная) и установление необходимых термодинамических характеристик полимерной основы. Исследовали пленку на основе латекса ДММА, содержащую контактный и летучий водорастворимые ингибиторы коррозии [3]. Метилметакрилатный латекс относится к гидрофильным полимерам, отличающимся аномальной диффузией. Экспериментально установлена скорость диффузии паров воды через латексные пленки толщиной до 3 мм. Введены допущения и разработана математическая модель элемента полимерной пленки, дополненная начальными и граничными условиями в соответствии c условиями эксплуатации. Экспериментальные значения функций, описывающих диффузию воды и ингибитора, аппроксимировали бикубическим интерполяционным многочленом, реализованным стандартным алгоритмом библиотеки MatLab. Решение осуществлено в пакете CFD моделирования Comsol Multiphysics, при этом вычислительная сетка содержала 2128 элементов. Определено, что диффузия осложняется конформационными трансформациями макромолекул полимерной матрицы, напрямую зависящими от температуры. Экспериментально установлено изменение коэффициента диффузии пленки при выдержке в воде вследствие изменения конформационного состояния макромолекул пленки от температуры. Установлено, что в течение первых минут устанавливается градиент температур, который приводит к стационарному значению среднеобъемной температуры пленки. Диффузия воды как инерционный процесс устанавливает градиент концентраций c ориентацией линий тока в сторону зоны дефекта пленки на подложке. Градиент концентрации ингибитора растет медленнее, чем концентрации воды, что обусловлено инициированием образования комплекса "ингибитор + вода". По мере исчерпания ингибитора непосредственно в зоне дефекта возбуждается его диффузия из близлежащих неповрежденных областей, что повышает функциональный запас антикоррозионного покрытия. Приведены результаты сравнения данных о количественном составе полимерной пленки, полученных экспериментально и расчетом по модели, показана их сходимость.

   ---

   Ключевые слова

   коррозия, диффузия, ингибитор, модель, пленка, водорастворимый полимер

   Model of non-stationary non-isothermal diffusion of corrosion inhibitors in polymeric film

   Efficiency of film compositions with a complex of inhibitors at protection of equipment against corrosion is shown. The leading role of diffusion in formation of a protective layer on a substrate is revealed. Relevance of development of model of diffusion of inhibitors of corrosion to a substrate at the expense of the most hostile environment is proved. The specified model will provide calculation of concentration of inhibitor for various types of hostile environment (alkaline, acid) and establishment of necessary thermodynamic characteristics of a polymeric basis. The film on the basis of latex DMMA containing contact and flying water-soluble inhibitors of corrosion was investigated. Methyl Methacrylate latex belongs to the hydrophilic polymers differing in abnormal diffusion. Speed of diffusion of vapors of water through latex films up to 3 mm thick is experimentally established. Assumptions are entered and the mathematical model of an element of a polymeric film added with entry and boundary conditions according to service conditions is developed. Experimental values of the functions describing diffusion of water and inhibitor approximated the bicubic interpolation polynomial realized by standard algorithm of MatLab library. The decision is carried out in a CFD package of modeling Comsol Multiphysics, at the same time the computing grid contained 2128 elements. It is defined that diffusion is complicated by the conformational transformations of macromolecules of a polymeric matrix directly depending on temperature. Change of coefficient of diffusion of a film at endurance in water owing to change of a conformational condition of macromolecules of a film from temperature is experimentally established. It is established that the current of the first minutes is established a gradient of temperatures which results in stationary value of medium-volume temperature of a film. Water diffusion as inertial process establishes a gradient of concentration with orientation of lines of current towards a zone of defect of a film on a substrate. The gradient of concentration of inhibitor grows more slowly, than concentration of water that is caused by initiation of formation of the "inhibitor + water" complex. In process of inhibitor exhaustion directly in a defect zone, its diffusion from the nearby intact areas is excited that raises a functional stock of an anticorrosive covering. Results of comparison of the data on quantitative structure of a polymeric film received experimentally and calculation for model are given, their convergence is shown.

   ---

   Keywords

   corrosion, diffusion, inhibitor, model, film, water-soluble polymer