СТАБИЛИЗАТОР РЖАВЧИНЫ ПОРОШКОВЫЙ Российский патент 1998 года по МПК C09D197/00 

Предлагаемое техническое решение относится к защите металлических поверхностей от коррозии в агрессивных средах лакокрасочными покрытиями, а именно к стабилизаторам продуктов коррозии, используемым в защитных покрытиях без предварительного полного удаления ржавчины с металлической поверхности.

Известен порошковый преобразователь ржавчины ППР-1 (ТУ 04.96.74.5-87, Украина), содержащий в основе до 95 мас.% гидролизный лигнин в виде отходов переработки древесины при гидролизном производстве, аминосодержащую добавку - этаноламин и остаточную влагу.

Вследствие недостаточного содержания полифункциональных групп, в частности аминогрупп, в составе данного преобразователя ржавчины склонность его к комплексообразованию со ржавчиной не столь эффективна. Причиной этому также является сравнительно невысокая степень дисперсности частиц получаемого продукта, что в итоге привело к преимущественному использованию его в виде активного наполнителя для лакокрасочных материалов и в значительно меньшем объеме как модификатора ржавчины (Рекомендации по применению преобразователей (модификатора) ржавчины при защите металлических поверхностей комплексными лакокрасочными покрытиями. НПО "Лакокраспокрытие", НИИТЭХИМ, Черкассы, 1985).

При разработке предлагаемого стабилизатора ржавчины (МСП) решалась задача повышения эффективности воздействия его на ржавую поверхность, а также расширение сырьевой базы для производственного процесса.

Решение этой задачи позволяет использовать при изготовлении стабилизатора ржавчины порошкового (МСП) крупнотоннажные партии целлолигнина, получаемого в производстве высших спиртов и фурфурола (ТУ 64.11.05-87). Кроме того, увеличивается химическая активность стабилизатора ржавчины, а следовательно, повышаются защитные свойства лакокрасочных покрытий при его введении в составы последних. Это наиболее ярко может проявляться в процессе воздействия агрессивных сред на защищаемые металлические поверхности.

Решение указанной задачи достигается при использовании состава преобразователя ржавчины, включающего производное лигнина и аминосодержащую добавку, в котором согласно изобретению в качестве производного лигнина использован продукт окислительно-гидролитической деструкции целлолигнина с содержанием целлюлозы до 46 мас.%, а в качестве аминосодержащей добавки - смесь γ-аминопропилтриэтоксисилана с алифатическим аминным олигомером, выбранным из группы, включающей диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин при отношении их в смеси 1:13, и дополнительно гумат натрия и/или калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Продукт оксилительно-гидролитической деструкции целлолигнина с содержанием целлюлозы до 46 мас.% - 85 - 90
Гумат натрия и/или калия - 2 - 3
Смесь γ-аминопропилтриэтоксисилана с алифатическим аминным олигомером, выбранным из группы, включающей диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин при отношении их в смеси 1:13 - 7 - 13
Используемый в составе стабилизатора ржавчины порошковый целлолигнин (ТУ 64.11.05-87) в виде крупнотоннажного побочного продукта химической переработки растительного сырья предварительно подвергается октслительно-гидролитическому расщеплению - обработке кислородом воздуха при одновременном механическом дроблении.

Гуматы натрия и калия, являющиеся безбалластными водорастворимыми продуктами взаимодействия бурого угля с гидроокисью натрия или калия, изготавливаются в соответствии с ТУ 2180-001-16985624-92 и содержат активные функциональные группы, мг-экв/г: фенольные - до 6,14, хиноидные - до 2,31, карбоксильные - до 4,25. Эти гуматы представляют собой легкорастворимые в воде порошки черного цвета с остаточным содержанием свободной щелочи (NaOH или KOH).

Аминосодержащая добавка используется в виде смеси γ- -аминопропилтриэтоксисилана (продукт АГМ-9, изготавливаемый в соответствии с ТУ 6-02-724-77) с одним из продуктов производства этилендиамина: диэтилентриамин технический (ТУ 6-02-914-81), триэтилентетрамин (ТУ 6-09-05-505-83), полиэтиленполиамин (ТУ 6-02-594-80). Соотношение компонентов аминосодержащей добавки составляет 1:13. Массовая доля азота в этой смеси от 36 до 41 мас.%.

В процессе окислительно-гидролитической деструкции целлолигнина образуются олигомеры меньшей молекулярной массы с повышенным содержанием реакционноспособных функциональных групп, в частности гидроксилов спиртовых и карбоксильных групп. Снижение молекулярной массы олигомеров целлолигнина облегчает их химическое взаимодействие с продуктами коррозии на металлической поверхности. В то же время повышенное содержание гидроксильных спиртовых и карбоксильных групп ухудшает ряд свойств стабилизатора ржавчины (совместимость с лакокрасочными материалами, водостойкость и др.). Вводимые в его состав гуматы натрия и/или калия, участвующие в обменных реакциях, взаимодействуя с указанными функциональными группами, блокируют их и тем самым устраняют возможное ухудшение вышеупомянутых свойств. Кроме того, гуматы, как ароматические соединения с подвижными π -электронами и разнообразными функциональными группами, склонны к образованию комплексов, таутомерии, окислительно-восстановительным процессам, в итоге повышают стабилизирующие свойства МСП в процессе его взаимодействия с продуктами коррозии на металлической поверхности.

Для приготовления МСП основной его компонент, целлолигнин, предварительно подвергают окислительно-гидролитической деструкции при нормальной температуре (+18...20^oC) с подачей атмосферного воздуха в шаровой мельнице или в вихревой установке. При этом одновременно с измельчением компонента повышается и его полифункциональность, в частности увеличивается содержание гидроксилов фенольных, спиртовых, карбоксильных и карбонильных (в т.ч. хиноидных) групп. После сушки обработанного целлолигнина до относительной влажности не более 5% измельченный продукт направляется в смеситель, куда поочередно при постоянном перемешивании загружаются гуматы натрия и/или калия, и через 15 мин аминосодержащая смесевая добавка.

Характеристика полученного стабилизатора ржавчины порошкового (МСП).

По внешнему виду этот продукт представляет собой сыпучий мелкодисперсный порошок темно-коричневого цвета со слабым специфическим запахом. Гранулометрический состав не менее 95 мас.% представлен частицами 10 - 15 мкм, pH аналитического раствора не менее 7,5. Удельный вес 0,4...0,5 г/см³. Содержание влаги не более 5 мас.%.

В табл. 1 приведены примеры составов МСП.

Готовый продукт МСП используется в виде добавки в количестве 7 мас.% в лакокрасочные материалы холодной сушки. Приведенные в табл. 1 составы 1 - 5 поочередно добавлялись в количестве 7 мас.% к лаку ПФ-020. Полученные смеси тщательно диспергировали и наносили в виде грунтовочного слоя любым из известных методов на металлическую поверхность со слоем плотноприлегающей ржавчины толщиной до 80 мкм. Время холодной сушки грунтовочного слоя определялось природой связующего, т.е. по продолжительности оно равнялось времени сушки покрытия из одного только лака ПФ-020. После высушивания грунтовки до степени "3" поверхность испытуемого образца перекрывают с промежуточной послойной сушкой оптимально необходимым количеством слоев лакокрасочного состава, изготовленного на том же связующем, что и грунтовка, с целью предотвращения когезионного расслаивания.

В табл. 2 представлены защитные свойства покрытий, создаваемых при нанесении лака ПФ-020 с добавками МСП в количестве 7 мас.%.

Защитные свойства покрытий определены импедансным методом с помощью электрохимического моста Р-5083, а эффективность действия защиты - в соответствии с Рекомендациями по применению преобразователей (модификаторов) ржавчины при защите металлических поверхностей комплексными лакокрасочными покрытиями (НПО "Лакокраспокрытие", НИИТЭХИМ, Черкассы, 1985).

При проведении испытаний использованы стандартные образцы в виде пластин размерами 75х150х0,8 мм из стали Ст 3 со слоем плотноприлегающей ржавчины толщиной 50 - 80 мкм. После обезжиривания и сушки поверхности пластин наносят 1 слой грунтовки, изготовленной из лака ПФ-020 с добавкой МСП в количестве 7 мас. %. Затем слой грунтовки высушивают и на него поочередно наносят два слоя лака ПФ-020 с промежуточной сушкой. Общая толщина покрытия составляла 180 - 200 мкм. На каждую пластину с нанесенным высушенным покрытием устанавливают по три электрохимические ячейки. Электролитом служил стандартный 3%-ный раствор NaCl.

Стабилизатор позволяет защитить металлические поверхности от коррозии в агрессивных средах лакокрасочными покрытиями и включает продукт окислительно-гидролитической деструкции целлолигнина с содержанием целлюлозы до 46 мас.%, водорастворимые гуматы натрия и/или калия и смесь γ -аминопропилтриэтоксисилана с алифатическим аминным олигомером, выбранным из группы: диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин, в соотношении 1: 13, что позволяет повысить защитные свойства лакокрасочных материалов при его введении в последние до 7 мас.%. 2 табл.

\ \\1 Cтабилизатор ржавчины порошковый, включающий производное лигнина и аминосодержащую добавку, отличающийся тем, что он содержит в качестве производного лигнина продукт окислительно-гидролитической деструкции целлолигнина с содержанием целлюлозы до 46 мас.%, а в качестве аминосодержащей добавки - смесь $$$ аминопропилтриэтоксисилана с алифатическим аминным олигомером, выбранным из группы, включающей диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин при отношении их в смеси 1 : 13 и дополнительно гумат натрия и/или калия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: \\\3 Продукт окислительно-гидролитической деструкции целлолигнина с содержанием целлюлозы до 46 мас.% \\\7 85 - 90 \\\3 Гумат натрия и/или калия \\\7 2 - 3 \\\ 3 Смесь $$$ аминопропилтриэтоксисилана с алифатическим аминным олигомером, выбранным из группы, включающей диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин при отношении их в смеси 1 : 13 \\\7 7 - 13