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

Изобретение относится к области водостойких антикоррозионных грунтовок, наносимых под уретановые, акрилуретановые, акриловые и эпоксидные эмали для защиты от коррозии деталей, агрегатов и собранных изделий авиационной техники из различных сплавов (алюминиевые, магниевые сплавы, стали).

Известна грунтовка АК-070 (ГОСТ 25 18-83) желтого цвета, включающая полимерное связующее на основе акриловой смолы с добавлением другой полимерной смолы, антикоррозионный пигмент-стронций хромовокислый и органические растворители. Грунтовка АК-070 предназначается для грунтования алюминиевых, магниевых сплавов и сталей в системах покрытий с акриловыми и эпоксидными эмалями. Грунтовка холодной сушки, быстросохнущая при температуре 18-23^oC 1 час. Однако технологические и защитные свойства грунтовки АК-070 недостаточны: покрытие имеет низкую бензо- и маслостойкость, не выдерживает действие гидравлической жидкости НГЖ-4, применяющейся на современных самолетах, имеет невысокие защитные свойства. Кроме того, грунтовка АК-070 отличается повышенной токсичностью за счет большого содержания высокотоксичного антикоррозионного пигмента-стронция хромовокислого (ПДК=0,01 мг/м³).

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

Грунтовка ЭП-076 поставляется комплектно в виде двух компонентов: пасты ЭП-076Т и отвердителя N 2.

Грунтовка ЭП-076 предназначается для окраски деталей из магниевых сплавов и сталей.

Состав грунтовки: мас.ч. (считая на 100% вещество):
Эпоксидно-диановая смола 100
Антикоррозионный пигмент-стронций хромовокислый 60
Пигмент-двуокись титана 45
Наполнитель-тальк 45
Отвердитель-полиамидная смола 50
Органические растворители 370
Паста ЭП-076Т представляет собой суспензию, состоящую из эпоксидной смолы, пигментов и наполнителя в смеси органических растворителей; отвердитель N 2 30%-ный раствор полиамидной смолы в смеси органических растворителей.

Грунтовка ЭП-076 применяется, в основном, с сушкой покрытия при 90-100^oC в течение 1-2 часов и в системах покрытий с эпоксиднополиамидными эмалями. К алюминиевому сплаву основному материалу обшивки авиационных изделий грунтовка ЭП-076 имеет низкую адгезию, грунтовка разрушается при действии на покрытие жидкости НГЖ-4 и достаточно токсична, т.к. содержит большое количество антикоррозионного пигмента-стронция хромовокислого.

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

Технической задачей изобретения является создание грунтовки для антикоррозионной защиты алюминиевых, магниевых сплавов и сталей, обладающей улучшенными адгезионными и защитными свойствами, влагостойкой, устойчивой к гидравлической жидкости НГЖ-4, технологичной, стабильной при длительном хранении и менее токсичной. Грунтовка предназначается для систем покрытий под акрилуретановые, уретановые, акриловые и эпоксидные эмали.

Предлагается грунтовка следующего состава, мас.ч. (считая на 100% вещество):
Эпоксидно-диановая смола Э-41р(ТУ 6-10-607-78) 100
Модификатор-акриловая смола БМК-5 (ТУ 6-02-115-91) 10-20
Антикоррозионные пигменты:
стронций хромовокислый (ТУ 48-4-239-82) 10-20
барий хромовокислый (ТУ 6-09-5286-86) 20-40
молибдат цинка (ТУ 301-10-034-90) 20-40
двуокось титана (ГОСТ 9808-84) 20-40
Наполнители:
тальк или микротальк (ТУ 21-25-201-77,ГОСТ 19284-79) 25-40
аэросил (ГОСТ 14922-77) 5-12
Отвердитель-продукт на основе кремнийорганических аминов АГМ-9 (ТУ 6-02-724-77) 30-50
Органические растворители: ксилол (ГОСТ 9949-76, ГОСТ 9410-78) ацетон (ГОСТ 2768-84) бутилацетат (ГОСТ 89-81) этилцеллозольв (ГОСТ 8313-88) - 400-600
Заявляемая грунтовка отличается от грунтовки прототипа составом связующего-пленкообразующего; пигментов и наполнителей; отвердителем:
введение акрилового модификатора и применение отвердителя АГМ-9, вместо полиамидного отвердителя, вызвано требованием применения грунтовки в качестве покрытия холодной сушки в связи с необходимостью нанесения грунтовки на собранные и на крупногабаритные изделия и, одновременно подвергающиеся обливу гидравлической жидкостью НГЖ-4;
применение в качестве антикоррозионных пигментов бария хромовокислого (ПДК=0,1 мг/м³) и молибдата цинка (ПДК=1,0 мг/м³) и уменьшение стронция хромовокислого для снижения токсичности грунтовки;
введение аэросила для улучшения стабильности грунтовки при хранении.

Пример осуществления грунтовки грунтовка состоит из:
полуфабриката, представляющего собой суспензию пигментов 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 акриловой смолы БМК-5 в смеси растворителей из ксилола, ацетона и бутилацетата.

Перед применением к полуфабрикату грунтовки добавляют модификатор и отвердитель, грунтовку разбавляют органическими растворителями и наносят на металлическую поверхность, в основном, при помощи краскораспылителя. Время сушки грунтовки 3-6 часов при температуре 12-35^oC. Затем перекрывают 2-3 слоями акриловой эмали или 2 слоями уретановой, акрилуретановой, эпоксидной эмалью.

В таблице 1 приведены составы заявляемой грунтовки, грунтовки с запредельными количествами компонентов, грунтовки-прототипа.

В таблице 2 представлены свойства грунтовок и систем покрытий, в сравнении с грунтовкой-прототипом ЭП-076, нанесенных на различные сплавы (алюминиевые и магниевые) и на стали.

Как следует из полученных данных, предлагаемая грунтовка превосходит грунтовку прототип.

Заявляемая грунтовка, как таковая, и в системах покрытий с акриловыми, акрилуретановыми, уретановыми и эпоксидными эмалями обеспечивает адгезию к алюминиевому сплаву, в то время как грунтовка-прототип в соответствующих системах покрытий теряет адгезию при увлажнении покрытия.

Адгезионные свойства придает грунтовке:
акриловый модификатор,
отвердитель-кремнийорганический амин АГМ-9,
уменьшенное содержание стронция хромовокислого за счет введения более водостойких антикоррозионных пигментов-бария хромовокислого и молибдата цинка, в результате чего снижается осмотический приток влаги в покрытие.

Заявляемая грунтовка устойчива к действию гидравлической жидкости НГЖ-4 (грунтовка прототип разрушается). Устойчивость заявляемой грунтовки к НГЖ-4 обеспечивается отвердителем АГМ-9 и антикоррозионными пигментами барием хромовокислым и молибдатом цинка.

При испытании во влажной камере системы покрытий с заявляемой грунтовкой и с акриловыми, акрилуретановыми, уретановыми и эпоксидными эмалями, нанесенные на алюминиевый сплав остаются без изменений и имеют адгезию в течение длительного времени, в то время как у покрытий с грунтовкой-прототипом образуются пузыри и нарушается адгезия.

При ускоренном испытании в камере солевого тумана системы покрытий с заявляемой грунтовкой, нанесенные на алюминиевый сплав, и с последующим надрезом покрытия сохраняют защитные свойства остаются без изменений (не происходит нарушения покрытия от надреза) и отсутствуют коррозионные поражения.

Защитное антикоррозионное действие заявляемого грунтовочного покрытия, несмотря на пониженное, по сравнению с прототипом, содержание стронция хромовокислого обеспечивается регламентируемым соотношением стронция хромовокислого с малотоксичными антикоррозионными пигментами барием хромовокислым и молибдатом цинка.

Системы покрытий с заявляемой грунтовкой и акрилуретановыми, уретановыми и эпоксидными эмалями, нанесенные на малолегированную сталь и на оксидированный магниевый сплав также обеспечивает защиту от коррозии при испытании в камере солевого тумана.

В связи с тем, что эпоксидный полуфабрикат грунтовки представляет собой многофазную систему, то при длительном хранении происходит оседание пигментов и образование осадка, особенно за счет бария хромовокислого и молибдата цинка. Добавка аэросила в состав грунтовки предотвращает оседание пигментов при хранении полуфабриката.

Для улучшения технологических свойств грунтовки при нанесении в состав грунтовки введена двуокись титана, в результате чего повышается укрывистость грунтовки.

Из полученных данных также следует, что заявляемая грунтовка обеспечивает требования по защите алюминиевого сплава основного сплава для внешней обшивки изделий за счет совместного действия компонентов при содержании их в определенных заявляемых количественных соотношениях, что подтверждается результатами по свойствам покрытий, в сравнении с составами грунтовок с запредельным содержанием компонентов.

Введение в грунтовку акрилового модификатора меньше нижнего предела приводит к снижению адгезионных свойств покрытий при увлажнении (пример 5). Пониженное запредельное содержание отвердителя также отрицательно действует на адгезию грунтовки (пример 6). Кроме того, значительное снижение адгезии грунтовочного покрытия происходит при повышенном запредельном содержании стронция хромовокислого и двуокиси титана в грунтовке (пример 5) и запредельно низком содержании бария хромовокислого и молибдата цинка (примеры 7 и 9), что приводит также к снижению защитных свойств покрытий при испытании во влажной камере.

Стойкость покрытий к жидкости НГЖ-4 снижается при запредельно пониженном количестве АГМ-9, запредельно повышенном содержании акрилового модификатора (пример 6) и запредельно пониженном содержании бария хромовокислого и молибдата цинка (примеры 7 и 9).

Защитное антикоррозионное действие покрытий при ускоренном испытании в камере солевого тумана (с предварительным надрезом покрытия) снижается при запредельно пониженном содержании в грунтовке стронция хромовокислого и отвердителя АГМ-9 (пример 6), а также при пониженном содержании модификатора и при предельно-повышенном содержании двуокиси титана (пример 5).

При запредельно увеличенном содержании бария хромовокислого и молибдата цинка и запредельно пониженном содержании аэросила (примеры 8 и 10) происходит образование плотного трудно размешиваемого осадка при хранении эпоксидного полуфабриката грунтовки.

При запредельно повышенном содержании аэросила (пример 9) нарастает вязкость полуфабриката грунтовки при хранении.

При запредельно пониженном содержании двуокиси титана (пример 6) снижается укрывистость грунтовочного покрытия при нанесении.

Из полученных результатов испытаний грунтовочных покрытий следует, что на основе эпоксидного связующего с акриловым модификатором и отвердителем на основе кремнийорганического амина, с пигментной частью, содержащей сравнительно небольшое количество стронция хромовокислого (ПДК=0,01 мг/м³), малотоксичные антикоррозионные пигменты: барий хромовокислый (ПДК=0,1 мг/м³), молибдат цинка (ПДК=1,0 мг/м³), двуокись титана, наполнители: тальк (или микротальк), аэросил и с органическими растворителями (ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв) получен состав грунтовки, предназначенный для антикоррозионной защиты металлических поверхностей изделий (алюминиевые, магниевые сплавы, стали) авиационной техники для систем покрытий под акриловые, акрилуретановые, уретановые и эпоксидные эмали.

Грунтовка холодной сушки, технологична, стабильна при хранении компонентов (полуфабриката, модификатора и отвердителя).

Системы покрытий с применением предлагаемого грунтовочного состава имеют повышенную работоспособность (эксплуатационную стойкость) за счет хорошей адгезии, стойкости к действию гидравлической жидкости, защитного антикоррозионного действия.

Грунтовка предназначается для защиты алюминиевых, магниевых сплавов и сталей.

Предлагаемая грунтовка способствует увеличению срока эксплуатации системы покрытий в 1,5 раза.

Использование: изобретение относится к области водостойких, антикоррозионных грунтовок под уретановые, акрилуретановые, акриловые и эпоксидные покрытия для защиты от коррозии изделий авиационной техники. Сущность изобретения: предлагается грунтовка для антикоррозионного покрытия, обладающая улучшенными адгезионными свойствами, антикоррозионной защитой алюминиевых и магниевых сплавов и сталей, стойкостью к гидравлической жидкости, содержащая связующее на основе эпоксидно-диановой смолы, двуокись титана, наполнитель -тальк, антикоррозионный пигмент -стронций хромовокислый, отвердитель, органические растворители, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор на основе акриловой смолы, антикоррозионные пигменты - барий хромовокислый и молибдат цинка, и наполнитель - аэросил, и в качестве отвердителя - кремнийорганический амин, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: эпоксидно-диановая смола 100; модификатор на основе акриловой смолы 10 - 20; стронций хромовокислый 10 - 20; барий хромовокислый 20 - 40; молибдат цинка 20 - 40; двуокось титана 20 - 40; тальк, микротальк 25 - 40; аэросил 5 - 12; отвердитель на основе кремнийорганических аминов 30 - 50; органические растворители 400 - 600. 2 табл.

Грунтовка для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное связующее на основе эпоксидно-диановой смолы, двуокись титана, наполнитель тальк, антикоррозионный пигмент стронций хромовокислый, отвердитель, органические растворители, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор на основе акриловой смолы, антикоррозионные пигменты барий хромовокислый и молибдат цинка и наполнитель аэросил и в качестве отвердителя - кремнийорганический амин при следующем соотношении компонентов, мас.

Эпоксидно-диановая смола 100
Модификатор на основе акриловой смолы 10 20
Стронций хромовокислый 10 20
Барий хромовокислый 20 40
Молибдат цинка 20 40
Двуокись титана 20 40
Тальк, микротальк 25 40
Аэросил 5 12
Отвердитель кремнийорганический амин 30 50
Органические растворители 400 600в