ПРОТЕКТОРНАЯ ГРУНТОВКА Российский патент 2005 года по МПК C09D5/08 C09D5/10 C09D163/02 

Изобретение относится к технологии производства лакокрасочных материалов, предназначенных для окраски рулонного металла, электрохимической защиты коррозии мостов, линий электропередач и других металлических конструкций длительного пользования.

Защитные свойства полимерных покрытий, как правило, определяются суммой физико-механических свойств:

- адгезионные и механические;

- электрохимические и электроизоляционные;

способность покрытий (полимерная пленка + пигмент) электрохимически защищать металл;

- способность пленок замедлять диффузию и перенос коррозионных реагентов к металлической поверхности.

Грунтовка, соприкасаясь непосредственно с металлом, должна обеспечить прочную адгезию, высокие защитные свойства.

Протекторные грунтовки обеспечивают катодную поляризацию металла благодаря высокому содержанию металлических порошков, которые, растворяясь, электрохимически защищают металлическую поверхность.

В качестве металлических порошков используют цинк, сплавы цинка с магнием, свинец, алюминий и другие. Перечисленные порошки имеют более отрицательный потенциал, чем сталь (железо). При этом требуется высокая степень наполнения порошками (до 90 масс.%). Такое количество цинка значительно ухудшает адгезию и увеличивает проницаемость. Кроме катодной защиты протекторные грунтовки дополнительно влияют путем действия продуктов анодного растворения порошков и становятся непроницаемы.

Известна протекторная грунтовка ЭП-057 ТУ 6-10-1175-75, представляющая собой суспензию цинкового порошка в растворе эпоксидной смолы Э-41, в качестве отвердителя использована полиамидная смола ПО-200, наполнитель - бентонит. Цинковый порошок вводится в количестве 67 масс.%. Толщина покрытия 100-250 мкм. При усовершенствовании путем замены сферических частиц на чешуйки Zn удается уменьшить содержание порошка в грунте до 30 масс.%. Однако это принципиально не решает проблемы создания коррозионностойких грунтовок с малым содержанием порошка и получением тонких покрытий.

Технической задачей изобретения является создание протекторной грунтовки с высокими коррозионными свойствами.

Для достижения технического результата протекторная грунтовка, содержащая эпоксидную, полиамидную смолу, цинковый порошок, наполнитель и растворители, в качестве цинкового порошка содержит препарат частиц цинка с диаметром порядка 10^-9 м, концентрацией (0,4-4)·10^-3 моль/дм³ в изооктане, дополнительно содержит пигмент:

компоненты грунтовки взяты в соотношении, масс.%:

Эпоксидная смола 9,0-29,0

Полиамидная смола 3,0-9,5

Пигмент 23,0-36,6

Наполнитель 13,0-23,2

Препарат частиц цинка 3,0-5,0

Растворитель - остальное

В последнее десятилетие успешно применяются наноразмерные металлические частицы - ультрамалые агрегаты металлов диаметром порядка нанометров (1 нм = 10^-9 м).

Запатентован способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл (Ru 2147487, 2000 г.). Способ включает приготовление обратно-мицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) в неполярном растворителе, в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве ПАВ используют бис-2-этилгексилсульфосукцинат натрия, а в качестве неполярного растворителя применяют предельные углеводороды. Способ позволяет увеличить время жизни и скорость формирования полученных наноструктурных металлических частиц и исключить необходимость создания анаэробных условий при их сингезе. Концентрация ПАВ в предельном углеводороде составляет 0,05-2 М. Концентрация вещества из группы флавоноидов в обратно-мицеллярной дисперсии варьируется от 3·10^-4 до 3·10^-3 М.

Соотношение молярных концентраций воды и ПАВ в обратно-мицеллярной дисперсии водного раствора соли металла изменяется в интервале 0,9-1,2.

В качестве ионов металлов используют ионы серебра, меди, железа, никеля, цинка.

Препарат наноструктурных частиц цинка представляет собой прозрачную жидкость темно-коричневого цвета, положение основной полосы поглощения - 530-560 нм, оптическая плотность - не менее 0,04 относит. ед., концентрация наночастиц цинка 0,4-4·10^-3 моль/дм³. Можно использовать наночастицы Zn в аргоне.

В качестве эпоксидной смолы используют смолу Э-41 в растворе ТУ 6-10-607-78, смолу ЭД-8, Epicot 1001 фирмы Shell.

В качестве полиамидной смолы используют смолу ПО-300 ТУ 6-10-1108-76, ПО-200 ТУ 6-10-1304, Versamid 115 и 125 фирмы Shering, Германия.

В качестве пигмента используют красный железоокисный пигмент, окись хрома и другие. В качестве наполнителя используют тальк, микротальк, бентон 34 и другие. Приготовление протекторной грунтовки традиционно: получение пигментной пасты в скоростном диссольвере, затем диспергирование в бисерной мельнице до требуемой степени перетира, смешивание с препаратом наночастиц цинка в растворе с ксилолом. Грунтовку наносят методом распыления, валиком, кистью в два слоя с промежутком 1-2 часа. В таблице 1 приведены рецептуры протекторной грунтовки, в таблице 2 приведены показатели физико-механических свойств покрытий на ее основе.

Коррозионные и электрохимические испытания покрытий с использованием препарата наночастиц цинка проводились в сравнении с покрытием на основе серийной грунтовки ЭП-057 во ВНИИ Коррозии. Образцы с покрытиями помещали в боратный буферный раствор (рН 3,5). Покрытия наносили на пластины из углеродистой стали (150×20×2), площадь испытуемой поверхности составляла 10 см². В момент погружения образцов в раствор на образцах устанавливался потенциал растворения цинка (-0,86). Первые признаки точечных нарушений покрыгия, наполненного порошком цинка, появились через 72 часа экспозиции, а через 15 часов покрытие полностью разрушилось. На покрытии, содержащем наночастицы цинка, точечные нарушения наблюдались через 300 часов экспозиции, полное разрушение покрытия наблюдалось через 500 часов экспозиции.

Таблица 1.
Рецептуры протекторных грунтовок, масс.%.Наименование компонентов№1№2№3прототипЭпоксидная смола Э-41 Эпоксидная смола ЭД-89,020299,3Полиамидная смола ПО-200 (100%) ПО-3003,06,69,53,04Окись хрома 23  Красный железоокисный пигмент36,6 24 Микротальк18,322,2  Тальк  12 Бентон 341111,02Порошок цинка   66,96Препарат наночастиц цинка345 Этилцеллозольв0,50,50,50,3Ацетон6664,62Ксилол22,616,71314,76

Таблица 2.
Физико-механические свойства покрытий на основе протекторной грунтовки.Наименование показателей№1№2№3прототипТолщина 2-х слойного    покрытия, мкм656070200Степень перетира, мкм302530-Изгиб пленки, мм1112Прочность пленки при ударе на    приборе У-1,н.см450480450480Адгезия, балл1111При температуре (20±2)°С    Стойкость пленки    к действию воды    при температуре (20×2)°С, ч80959045

Изобретение относится к протекторной грунтовке, которая используется для окраски рулонного металла, электрохимической защиты коррозии мостов, линий электропередач и других металлических конструкций длительного пользования. Протекторная грунтовка содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: 9,0-29,0 эпоксидной смолы, 3,0-9,5 полиамидной смолы, 23,0-36,6 пигмента, 3,0-5,0 препарата наночастиц цинка, 13,0-23,2 наполнителя, остальное - растворитель. Препарат наноструктурных частиц цинка используют с содержанием (0,4-4)×10^-3 моль/дм³ в изооктане. Изобретение позволяет создать протекторную грунтовку с высокими коррозионными свойствами. 2 табл.

Протекторная грунтовка, содержащая эпоксидную смолу, полиамидную смолу, порошок цинка, наполнитель, растворитель, отличающаяся тем, что вместо порошка цинка используют препарат наноструктурных частиц цинка концентрацией (0,4-4)·10^-3 моль/дм³ в изооктане и дополнительно введены пигменты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная смола 9,0-29,0

Полиамидная смола 3,0-9,5

Пигмент 23,0-36,6

Наполнитель 13,0-23,2

Препарат наночастиц цинка 3,0-5,0

Растворитель остальное