vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2026-28-3-241-254INPNDZvestniktgasu-2550Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSАнтикоррозионные составы на основе полимерных матриц и химических добавок неорганической природыCorrosion-Resistant Compounds Based on Polymer Matrices and Inorganic AdditivesДебеловВ. А.DebelovV. A.

Дебелов Владислав Александрович, аспирант

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Vladislav A. Debelov, Research Assistant

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

Prosto_VladislavD@mail.ruВласовЮ. А.VlasovYu. A.

Власов Юрий Алексеевич, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Yury A. Vlasov, DSc, Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

yury2006@yandex.ruГорленкоН. П.GorlenkoN. P.

Горленко Николай Петрович, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Nikolay P. Gorlenko, DSc, Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

gorlen@mail.ruДебеловаН. Н.DebelovaN. N.

Дебелова Наталья Николаевна, канд. техн. наук

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Nataliya N. Debelova, PhD, A/Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

mackevichn72@mail.ruСильманЮ. Ю.Sil’manYu. Yu

Сильман Юлия Юрьевна, ст. преподаватель

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Yulia Yu. Sil’man, Senior Lecturer

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

silman.julia@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202616072026283241254Copyright © Дебелов В.А., Власов Ю.А., Горленко Н.П., Дебелова Н.Н., Сильман Ю.Ю., 20262026Дебелов В.А., Власов Ю.А., Горленко Н.П., Дебелова Н.Н., Сильман Ю.Ю.Debelov V.A., Vlasov Y.A., Gorlenko N.P., Debelova N.N., Sil’man Y.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/2550

Актуальность. Коррозия металлических и железобетонных конструкций остается одной из самых серьезных проблем, влияющих на прочность и долговечность изделий. Она вызвана преимущественно такими факторами окружающей среды, как воздействие хлоридов, сульфатов и углекислого газа. Для защиты от коррозии широко применяются методы нанесения защитных слоев на поверхность металла. Анализ практического применения покрытий различной природы показывает, что использование полимерных матриц в сочетании с химическими добавками и наполнителями имеет явные преимущества в эффективности защиты, экономической целесообразности и экологической устойчивости.Цель работы заключается в синтезе композиций на основе ряда полимерных матриц и химических добавок неорганической природы и оценке их антикоррозионных свойств.Результаты. В работе представлены экспериментальные результаты синтеза композиций на основе металл-фосфатных связок, введенных в полиуретановую, поливинилацетатную или алкидную полимерную матрицу. Проведена сравнительная оценка адгезионных и антикоррозионных свойств предложенных композиций. Показано, что они могут применяться в качестве комплексного защитного покрытия. Установлено, что введение в полимерную матрицу полиуретана смеси оксидов железа переменной валентности приводит к существенному снижению скорости коррозии в хлорид-содержащей среде за счет протекания вторичных окислительно-восстановительных процессов в объеме защитного слоя. На основании определения краевого угла смачивания и адгезионной прочности композиции к поверхности стали, а также анализа диаграммы Пурбе приведено теоретическое обоснование представленным экспериментальным результатам.

Corrosion of metal and reinforced concrete structures remains one of the most serious problems affecting strength and durability of products. It is primarily caused by environmental factors such as chloride, sulfate, and carbon dioxide exposure. Various methods are widely used to apply corrosion-resistant coatings onto metal surface.

Purpose

Purpose: The aim of this work is to synthesize corrosion-resistant compounds based on polymer matrices and inorganic additives and investigate their corrosion-resistant properties.

Methodology/approach

Methodology/approach: It is shown that proposed compositions can be used as a complex protective coating. The introduction of a mixture of iron oxides with variable valence into the polyurethane polymer matrix significantly reduces the corrosion rate in chloride-containing environments due to secondary redox processes in the protective layer. The contact angle, adhesive strength are calculated, and the Pourbaix diagram is analyzed.

Research findings

Research findings: Synthesized are corrosion-resistant compounds based on metal-phosphate binders incorporated into polyurethane, polyvinyl acetate or alkyd polymer matrix.

Practical implications

Practical implications: Polymer matrices combined with chemical additives and fillers have advantages in the protection efficiency, cost-effectiveness, and environmental sustainability, and such compounds can be used for corrosion protection.

коррозияскорость коррозииантикоррозионные покрытияполимерные матрицыметалл-фосфатные связкиадгезиядиффузиядиаграмма Пурбеcorrosion ratecorrosion-resistant coatings polymer matrixmetal-phosphate binderadhesiondiffusionPourbaix diagramработа выполнена при финансовой поддержке программы «Приоритет-2030».This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation and carried out within the Strategic Academic Leadership Program ‘Priority 2030’.ReferencesWenwen, Xiao, Haoping, Peng, Pengfei, Yu, Xinyan, Cai, Zhaolin, Luan, Song, Deng, Shuhao, Wang. An integrated epoxy rust conversion coating: Its anticorrosion properties and rust conversion mechanism // Journal of Alloys and Compounds. 2021. V. 853. № 5. Art. 157005. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157005Get rights and contentXiao, W., Peng, H., Yu, P., Cai, X., Luan, Z., Deng, S., Wang, S. An Integrated Epoxy Rust Conversion Coating: Its Anticorrosion Properties and Rust Conversion Mechanism. Journal of Alloys and Compounds. 2021; 853(5): 157005. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.157005Xiong, Y.M., Zhan, Q.W., Zhang, X., Fu, C.H., Pan, Z.H.H. Study on improving the corrosion resistance of potassium magnesium phosphate cement coatings in marine environments through the synergistic effects of crack sealing and ion exchange exchange // Journal of Building Engineering. 2025. V. 116. Art. 114483. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.114483Xiong, Y.M., Zhan, Q.W., Zhang, X.C.H., Pan, Z.H.H. Study on Improving the Corrosion Resistance of Potassium Magnesium Phosphate Cement Coatings in Marine Environments through the Synergistic Effects of Crack Sealing and Ion Exchange. Journal of Building Engineering. 2025; 116: 114483. DOI: 10.1016/j.jobe.2025.114483Xiaoxian, Wang, Jiaping, Liu, Ming, Jin, Yu, Yan, Jinhui, Tang, Zuquan, Jin. A review of organic corrosion inhibitors for resistance under chloride attacks in reinforced concrete: Background, Mechanisms and Evaluation methods // Construction and Building Materials. 2024. V. 433. Art. 136583. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136583Wang, X., Liu, J., Jin, M., Yan, Y., Tang, J., Jin, Z. A Review of Organic Corrosion Inhibitors for Resistance under Chloride Attacks in Reinforced Concrete: Background, Mechanisms and Evaluation Methods. Construction and Building Materials. 2024; 433: 136583. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136583Shehnazdeep, B.P. A study on effectiveness of inorganic and organic corrosion inhibitors on rebar corrosion in concrete: A review // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 65. P. 1360–1366. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.29Shehnazdeep, Pradhan, B. A Study on Effectiveness of Inorganic and Organic Corrosion Inhibitors on Rebar Corrosion in Concrete: A Review. Pt. 2. Materials Today: Proceedings. 2022; 65: 1360–1366. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.29Alexander, M., Beushausen, H. Durability, service life prediction, and modelling for reinforced concrete structures – review and critique // Cement and Concrete Research. 2019. V. 122. P. 17–29. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.04.018Alexander, M., Beushausen, H. Durability, Service Life Prediction, and Modeling for Reinforced Concrete Structures – Review and Critique. Cement and Concrete Research. 2019; 122: 17–29. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.04.018Damme, H.V. Concrete material science: Past, present, and future innovations // Cement and Concrete Research. 2018. V. 112. P. 5–24. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.002Van Damme, H. Concrete Material Science: Past, Present, and Future Innovations. Cement and Concrete Research. 2018; 112: 5–24. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.05.002Коррозия в цифрах: статистика, которую стоит знать // Официальный представитель шведского концерна AUSON в России : [сайт]. URL: https://www.mercasol.ru/statyi/korroziya-v-cifrax-statistika-kotoruyu-stoit-znat.html?ysclid=mo0x70g9rr883079232 (дата обращения: 21.03.2026).Car corrosion in numbers. Available: www.mercasol.ru/statyi/korroziya-v-cifrax-statistika-kotoruyu-stoit-znat.html (accessed March 21, 2026 ). (In Russian).Miao, Yuan, Lulu, Zhao, Tiantian, Ping, Cuiyan, Fu, Xuteng, Xing, Xiaomeng, Chu, Shaojie, Liu, Erjun, Tang. Fabrication of cyclodextrin modified graphene oxide nanocontainers loading zinc ion and its application in water-based epoxy resin coatings // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2025. V. 726. Art. 137679. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.137679Yuan, M., Zhao, L.L., Ping, T.T., Fu, C.Y., Xing, X.T., Chu, X.M., Liu, S.J., Tang, E.J. Fabrication of Cyclodextrin Modified Graphene Oxide Nanocontainers Loading Zinc Ion and its Application in water-Based Epoxy Resin Coatings. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2025; 726: 137679. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2025.137679Castillo, A., Paulis, M., González, E. Direct-to-metal binders for waterborne anticorrosive steel coatings: Epoxy/styrene-acrylic blends and hybrids // Reactive and Functional Polymers. 2025. V. 215. Article 106378. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2025.106378del Castillo, A., Paulis, M., González, E. Direct-to-Metal Binders for Waterborne Anticorrosive Steel Coatings: Epoxy/styrene-acrylic Blends and Hybrids. Reactive and Functional Polymers. 2025; 215: 106378. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2025.106378Chaogang, Zhou, Qiya, Chen, Jingjing, Zhao, Shuhuan, Wang, Jinyue, Li, Liqun, Ai, Tingzhen, Li, Chuanbo. Superhydrophobic epoxy resin coating with composite nanostructures for metal protection // Materials Today Communications. 2024. V. 38. Art. 107803. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.107803Zhou, C., Chen, Q., Zhao, J., Wang, S., Li, J., Ai, L., Li, T., Bo, C. Superhydrophobic Epoxy Resin Coating with Composite Nanostructures for Metal Protection. Materials Today Communications. 2024; 38: 107803. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.107803Ayaz, M., Sebit, G., Suleiman, A., et al. Polymer and eco-friendly inhibitors for corrosion protection of reinforced concrete: A comprehensive review // Journal of Building Engineering. 2026. V. 119. № 1. Art. 115119. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.115119Ayaz, M., Sebit, G., Suleiman, A., Altaf, M., Zafar, A., Cheng, X., Feng, Y. Polymer and EcoFriendly Inhibitors for Corrosion Protection of Reinforced Concrete: A Comprehensive Review. Journal of Building Engineering. 2026; 119: 115119. DOI: 10.1016/j.jobe.2025.115119Судакас, Л.Г. Фосфатные вяжущие системы. Санкт-Петербург : Квинтет. 2008. 260 с.Sudakas, L.G. Phosphate Binding Systems. St. Petersburg: Kvintet, 2008. 260 p. (In Russian)Герасимов, А.А. Фосфатирование и оксидирование сталей, цинковых покрытий и сплавов // Коррозия: материалы, защита. 2008. № 11. С. 42–44.Gerasimov, A.A. Phosphating and Oxidation of Steels, Zinc Coatings and Alloys. Corrosion: Materials, Protection. 2008; (11): 42–44. (In Russian)Щегров, Л.Н. Фосфаты двухвалентных металлов. Киев : Наукова думка, 1987. 216 с.Shchegrov, L.N. Phosphates of Divalent Metals. Kiev: Naukova Dumka, 1987. 216 p. (In Russian)Апанасевич, Н.С., Лапко, К.Н., Кудлаш, А.Н., Сокол, А.А., Клявлин, Ю.Д., Вишневский, К.В. Получение и исследование термостойких композитов на основе твердых магний-фосфатных и кальций-фосфатных связующих // Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 2021. № 2. С. 50–61. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2021-2-50-61Apanasevich, N.S., Lapko, K.N., Kudlash, A.N., Sokol, A.A., Klyavlin, Y.D., Vishnevsky, K.V. Syntyhesis and Investigation of Heat-resistant Composites Based on Solid Magnesium-phosphate and Calcium-phosphate Binders. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Khimiya. 2021; 2: 50–61. DOI: 10.33581/2520-257X-2021-2-50-61 (In Russian)Голынко‑Вольфсон, С.Л., Сычёв, М.М., Судакас, Л.Г., Скобло, Л.И. Материалы на основе металлофосфатов. Москва : Химия, 1976. 200 с.Golynko-Vol'fson, S.L., Sychev, M.M., Sudakas, L.G., Skoblo, L.I. Materials Based on Metal Phosphates. Moscow: Khimiya, 1976. 200 p. (In Russian)Копейкин, В.А., Петрова, А.П., Рашкован, И.Л. Пак, Ч.Г., Батрашов, В.М. Возможность регулирования структуры и свойств фосфатных композиционных материалов // Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве : материалы Всероссийской научно-технической конференции. Челябинск, 2011. С. 54–56.Kopeikin, V.A., Petrova, A.P., Rashkovan, I.L., Pak, Ch.G., Batrashov, V.M. Structure and Property Control of Phosphate Composite Materials. In: Proc. All-Russ. Sci. Conf. ‘Development Prospects of Materials Science in Construction: Energy and Resource Saving in Construction’. Chelyabinsk, 2011. Рр. 54–56. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.