ГРУНТОВКА ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1997 года по МПК C09D163/02 C09D5/12 

Изобретение относится к малотоксичным, не содержащим хроматов антикоррозионным грунтовкам, наносимым под акриловые, акрилуретановые, уретановые и эпоксидные эмали для защиты от коррозии изделий авиационной техники из алюминиевых сплавов и сталей.

Известна хроматная грунтовка АК-070 (ГОСТ 2515-83) желтого цвета, включающая полимерное связующее на основе акриловой смолы с добавлением другой полимерной смолы, высокотоксичный хроматный пигмент стронций хромовокислый (ПДК 0,01 мг/м³) и органические растворители. Грунтовка АК-070 быстро сохнет при температуре 18 23^oC 1 ч, применяется для грунтования алюминиевых, магнитных сплавов и сталей в системах покрытий с акриловыми и эпоксидными эмалями. Однако, помимо высокой токсичности грунтовка имеет низкую масло- и бензостойкость, неустойчива к гидравлической жидкости НГЖ-4, имеет невысокие защитные свойства.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому составу грунтовки является хроматная грунтовка ЭП-076 (ТУ 6-10-755-84), состоящая из эпоксидной и полиамидной смол, пигментов и наполнителя в смеси органических растворителей.

Состав грунтовки (считая на 100% вещество),мас. ч:
1. Эпоксидно-диановая смола 100
2. Антикоррозионный пигмент стронций хромовокислый 60
3. Пигмент двуокись титана 45
4. Наполнитель тальк 45
5. Отвердитель полиамидная смола 50
6. Органические растворители 370
Грунтовка поставляется комплектно в виде двух компонентов:
пасты ЭП-076Т и отвердителя N 2.

Паста ЭП-076Т представляет собой суспензию, состоящую из эпоксидной смолы, пигментов и наполнителя в смеси органических растворителей; отвердитель N 2 30% раствор полиамидной смолы в смеси органических растворителей.

Грунтовка ЭП-076 предназначается для окраски деталей из магниевых сплавов и сталей и применяется, в основном, с сушкой покрытия при температуре 90
100^oC в течение 1 2 ч в системах покрытий с эпоксиднополиамидными эмалями; к алюминиевому сплаву грунтовка имеет низкую адгезию. За счет высокого содержания стронция хромовокислого грунтовка ЭП-076 весьма токсична. Кроме того, грунтовка ЭП-076 неустойчива к гидравлической жидкости НГЖ-4, применяющейся в современных самолетах.

Грунтовка ЭП-076 взята в качестве прототипа для заявляемого состава грунтовки.

Технической задачей данного изобретения является создание малотоксичной бесхроматной грунтовки для антикоррозионной защиты алюминиевых сплавов и сталей, обладающей высокой адгезией и антикоррозионным действием, влагостойкой, устойчивой к гидравлической жидкости, стабильной при длительном хранении.

Для повышения технологичности грунтовка должна быть светлого цвета (почти белой) для облегчения нанесения последующих слоев эмалей белого, светло-серого и др. светлых расцветок.

Грунтовка предназначается под акриловые, акрилуретановые, уретановые и эпоксидные эмали.

Предлагается грунтовка следующего состава (считая на 100% вещество), мас. ч:
1. Эпоксидно-диановая смола 3-41 (ТУ 6-10-607-78), (ММ 800 1100) 100
2. Модификатор акриловая смола БМК-5^* (ТУ 6-02-115-91) 10 20
3. Антикоррозионные пигменты:
фосфат алюминия (ТУ 301-10-033-90) 30 40
молибден цинка (ТУ 301-10-034-90) 30 40
4. Двуокись титана (ГОСТ 9808-84) 30 40
5. Наполнители:
тальк (или микротальк) (ТУ 21-25-201-77, ГОСТ 19284-79) 18 24
аэросил (ГОСТ 14922-77) 10 15
6. Отвердитель продукт на основе кремнийорганических аминов АГМ-9 (ТУ 6-02-724-77)^** 30 50
7. Органические растворители: 350 530
ксилол (ГОСТ 9949-76, ГОСТ 9410-78)
ацетон (ГОСТ 2768-84)
бутилацетат (ГОСТ 8981-78)
этилцеллозольв (ГОСТ 8313-86)
Заявляемая грунтовка существенно отличается по составу от грунтовки прототипа:
в грунтовке, взамен стронция хромовокислого, применены малотоксичные антикоррозионные пигменты фосфат алюминия и молибдат цинка, имеющие ПДК 1,О мг/м³, т.е. на два порядка выше, чем у стронция хромово-кислого, у которого ПДК=0,01 мг/м³;
изменено связующее пленкообразующее грунтовки- введение акрилового модификатора и применение в качестве отвердителя кремнийорганического амина АГМ-9 обусловлено требованием основного применения грунтовки в качестве покрытия холодной сушки и, одновременно, устойчивого к гидравлической жидкости НГЖ-4;
^* Модификатор акриловая мола БМК-5 (сополимер бутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты, массовая доля метакриловой кислоты 3,9 4,7% ^** Отвердитель АГМ-9 на основе кремнийорганических аминов γ -аминопропилтриэтоксилана и b-аминопропилтриэтоксисилана.

введение в состав грунтовки двуокиси титана вызвано необходимостью придания грунтовочному покрытию цвета светлого тона, т.к. фосфат алюминия и молибдат цинка не обладают этой способностью;
наполнители тальк и аэросил для улучшения стабильности грунтовки и повышения адгезии.

Пример осуществления:
грунтовка состоит (комплектуется) из:
полуфабриката, представляющего собой суспензию, и наполнителей в растворе эпоксидно-диановой смолы;
модификатора, представляющего собой раствор акриловой смолы БМК-5 (сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты);
отвердителя АГМ-9,
которые смешиваются перед нанесением.

Полуфабрикат грунтовки изготавливают путем диспергирования пигментов и наполнителей в растворе эпоксидно-диановой смолы в шаровой или в бисерной мельнице. При достижении необходимой степени перетира содержимое из мельницы перекачивают в смеситель, добавляют растворители и полуфабрикат ставят на тип по вязкости и по содержанию нелетучих веществ.

Модификатор изготавливают в реакторе путем растворения смолы БМК-5 в смеси растворителей из ксилола, ацетона и бутилацетата.

Перед применением к полуфабрикату грунтовки добавляют модификатор и отвердитель, грунтовку дополнительно разбавляют органическими растворителями и наносят на металлическую поверхность, в основном, при помощи краскораспылителя.

Время сушки грунтовки 3 6 ч при температуре 12 35^oC. Затем наносят 2 слоя акриловой эмали, или 1,5 2 слоя акрилуретановой, уретановой, эпоксидной эмали.

В табл. 1 приведены составы заявляемой грунтовки, грунтовок с запредельными количествами компонентов, грунтовки-прототипа. В табл. 2 представлены свойства грунтовок и систем покрытий, в сравнении с грунтовкой-прототипом.

Из полученных данных следует, что заявляемая грунтовка значительно менее токсична, в сравнении с прототипом, за счет введения антикоррозионных пигментов фосфата алюминия и молибдата цинка вместо стронция хромовокислого.

Кроме того, содержание фосфата алюминия и молибдата цинка в составе грунтовки способствует улучшению адгезионных свойств покрытий, устойчивости к действию жидкости НГЖ-4, влагостойкости и защите от коррозии.

Улучшение антикоррозионного действия заявляемой грунтовки подтверждается результатами проведенного электрохимического испытания покрытий. В табл. 3 приведены результаты измерения электродного потенциала в растворах NaCl алюминиевого сплава с нанесенным покрытием, состоящим из заявляемой грунтовки и акриловой эмали, и с аналогичным покрытием с грунтовкой, содержащей только стронций хромовокислый.

Более положительное (или менее отрицательное) значение электродного потенциала алюминиевого сплава с нанесением покрытием соответствует более интенсивному электрохимическому антикоррозионному действию заявляемой грунтовки.

Помимо алюминиевого сплава введение в заявляемую грунтовку фосфата алюминия и молибдата цинка обеспечивает антикоррозионное действие заявляемой грунтовки и по отношению к стали.

Улучшению свойств заявляемой грунтовки, в сравнению с прототипом, способствует введение в состав грунтовки акрилового модификатора и применение отвердителя на основе кремнийорганических аминов:
акриловый модификатор повышает адгезионные свойства грунтовки,
отвердитель АГМ-9 улучшает адгезию покрытия, стойкость к жидкости НГЖ-4 и защитные свойства покрытий.

Добавка наполнителя аэросила в состав грунтовки предотвращает оседание пигментов при длительном хранении эпоксидного полуфабриката.

Определение свойств грутновочного покрытия с запредельным содержанием отдельных компонентов указывает на то, что суммарное действие заявляемой грунтовки зависит от количественного содержания каждого компонента в заявляемом составе грунтовки.

Уменьшение содержания фосфата алюминия и молибдата цинка ниже предельного значения (пример N 5), уменьшение содержания акрилового модификатора и отвердителя АГМ-9 ниже предела и увеличение двуокиси титана выше предела (пример N 6) приводит к снижению адгезионных свойств покрытий, устойчивости при испытании систем покрытий во влажной камере и снижению антикоррозионного действия покрытий при испытании в камере солевого тумана.

Устойчивость покрытия к действию гидравлической жидкости НГЖ-4 снижается при уменьшении молибдата цинка ниже предельного в грунтовке (пример N 5), уменьшении содержания отвердителя ниже предела (пример N 6) и увеличении выше предельного содержания акрилового модификатора (пример N 7).

Технологические свойства грунтовочного покрытия ухудшаются при запредельно высоком содержании молибдата цинка (пример N 8) в результате образования плотного, трудно размешиваемого осадка при хранении эпоксидного полуфабриката. Запредельно низкое содержание аэросила в грунтовке также ухудшает технологические свойства грунтовки.

Запредельно низкое содержание двуокиси титана снижает укрывистость грунтовки (пример N 7), а запредельно высокое снижает адгезию (пример N 6).

Заявляемая антикоррозионная, не содержащая хроматов грунтовка, таким образом, отвечает требованию применения менее токсичных лакокрасочных материалов и, одновременно, при ее использовании повышаются адгезионные свойства покрытия, стойкость к гидрожидкости и защитное антикоррозионное действие покрытия.

Заявляемая грунтовка серовато-белого (практически белого) цвета, в результате чего облегчается нанесение последующих слоев покрытия эмалями светлых расцветок (белой, светло-серой и др.), уменьшается толщина покрытия и, соответственно, привес от покрытия.

Грунтовка холодной сушки, пригодна для окраски крупно-габаритных изделий.

Грунтовка предназначается для антикоррозионной защиты алюминиевых сплавов и сталей под акриловые, акрилуретановые, уретановые и эпоксидные покрытия эмалями.

Применение грунтовки способствует увеличению срока эксплуатации систем покрытий в 1,5 раза.

Источники информации, принятые во внимание:
1. ГОСТ 2518-83
2. ТУ 6-10-755-84

Изобретение относится к малотоксичным, не содержащим хроматов, антикоррозионным грунтовкам под уретановые, акрилуретановые, акриловые и эпоксидные покрытия для защиты от коррозии изделий авиационной техники.

Предлагается грунтовка, обладающая малой токсичностью, не содержащая хроматов, стойкая к действию гидравлической жидкости, с повышенной адгезией для антикоррозионной защиты алюминиевых сплавов и сталей, содержащая полимерное связующее на основе эпоксидно-диановой смолы, двуокись титана, наполнитель - тальк, отвердитель, органические растворители, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор на основе акриловой смолы, антикоррозионные пигменты: фосфат алюминия и молибдат цинка, наполнитель - аэросил и в качестве отвердителя - кремний органический амин, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Эпоксидно-диановая смола - 100
Модификатор на основе акриловой смолы - 10 - 20
Фосфат алюминия - 30 - 40
Молибдат цинка - 30 - 40
Двуокись титана - 30 - 40
Тальк, микротальк - 18 - 24
Аэросил - 10 - 15
Отвердитель на основе кремнийорганических аминов - 30 - 50
Органические растворители - 350 - 530
3 табл.

Грунтовка для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное связующее на основе эпоксидно-диановой смолы, двуокись титана, наполнитель тальк и микротальк, отвердитель, органические растворители, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор на основе акриловой смолы марки БМК-5 с содержанием массовой доли связанной метакриловой кислоты 3,9 4,7% антикоррозионные пигменты: фосфат алюминия и молибдат цинка, наполнитель - аэросил и в качестве отвердителя кремнийорганический амин на основе γ -аминопропилтриэтоксисилана и β -аминопропилтриэтоксисилана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксидно-диановая смола 100
Модификатор 10 20
Фосфат алюминия 30 40
Молибдат цинка 30 40
Двуокись титана 30 40
Тальк или микротальк 18 24
Аэросил 10 15
Отвердитель 30 50
Органические растворители 350 530д