КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ Российский патент 2005 года по МПК C09D5/08 C09D131/04 

Изобретение относится к композициям для антикоррозионной защиты железобетонных поверхностей, многослойных панелей из бетона; кирпича и оштукатуренных поверхностей, полов в стойлах животных, находящихся под воздействием воздушных и водных агрессивных сред.

Особенно актуальна задача создания антикоррозионных покрытий для защиты железобетонных конструкций, балок, перекрытий на промышленных предприятиях, работающих с агрессивными средами, а так же для гидроизоляции сооружений от воздействия агрессивных вод с рН≥6.

Наиболее рациональным в этом случае являются покрытия на основе полимерных связующих, так как они обеспечивают простоту нанесения и долговечность покрытия.

Широко используются в качестве защитных и антикоррозионных средств, покрытия на основе акриловых полимеров и эпоксидных смол.

Известны:

1 - Патент 94035362, кл. C 09 D 123/34, 157/02, 5/08.

2 - А.С. 1473326 (13) С, кл. C 09 D 175/06, 5/08.

3 - Патент 94003348, кл. C 09 D 195/00.

4 - А.С. 1831871, кл. С 09 D 5/08, 127/18.

5 - А.С. 2010828, кл. C 09 D 195/00.

Антикоррозионные покрытия на основе метилметакрилата, перхлорвиниловой смолы, полибутилметакрилата и композиции из обессеренного битума и эпоксидной смолы, для защиты от коррозии железобетонных конструкций, для защиты бассейнов, полов на животноводческих комплексах, а так же в качестве строительных изоляционных материалов.

Покрытия на основе обессеренного битума с остаточным содержанием серы 0,3-0,6 мас.%, в расчете на 100 мас.ч. исходного битума, 25-31% наполнителя и эпоксидной смолы 5-9 мас.%. Недостатком этого покрытия является низкая морозостойкость, растрескивание при перепадах температур, дороговизна, повышенная трудность при нанесении покрытия, большой расход (500 г на 1 м²) и время отверждения около 2 часов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является антикоррозионная композиция, включающая метилметакрилат, полибутилметакрилат, полиизоцианат, перекись водорода, перхлорвиниловая смола, дивинилбензол, амин, базальтовая чешуя [А.С. 1831871, кл. C 09 D 5/00, 127/48, 5/08. Ефанова В.В., Петухов Н.П.], состав наносится специальным приспособлением.

Предложенная авторами композиция имеет сложный состав, недостаточную коррозионную стойкость, низкую морозостойкость, длительный период высыхания (отверждения) [10 дней], дорогой наполнитель - базальтовая чешуя и как следствие повышенный расход на 1 м² и дороговизна.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости, повышение морозостойкости, снижение периода высыхания, уменьшение расхода покрытия на 1 м² и упрощение технологии нанесения покрытия, снижение стоимости покрытия.

Данный технический результат достигается тем, что антикоррозионная композиция в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, полученный сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением сополимера в толуоле при следующем соотношении компонентов:

Сополимер метилметакрилата и винилбутилового эфира 15-25 мас.%.

Толуол - остальное.

Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:(3-6) в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его (сополимера) в толуоле.

Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:3 в присутствии катализатора: азобисизобутиронитрила. После вызревания и отдувки непрореагировавших мономеров, сополимер в количестве 15-25 мас.% растворяют в толуоле и расфасовывают в тару. Анализ вязкости проводился на вискозиметре ВЗ-3.

Готовый толуольный раствор сополимера наносится на бетонные, кирпичные, железобетонные поверхности распылением или кистью. Период высыхания 20-30 мин, 15-25 мас.% толуольный раствор сополимера - прозрачная однородная жидкость без механических примесей.

Нанесение покрытия на бетон и кирпич осуществлялось покрытием кистью, с последующим высушиванием, а металлических трубных - путем окунания в раствор.

Испытания проводились в следующих средах:

- 3 мас.% водный раствор NaOH,

- 3 мас.% водный раствор Н₂SO₄,

- хозвода рН≥6÷8.

Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором, содержащим 15 мас.% сополимера ВБМ в толуоле равнялось 0,000078 м.

Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором 25 мас.% сополимера в толуоле равнялась 0,0001 м. Бесцветного до светло-желтого цвета. Условная вязкость 40-60 сСт. Плотность пленки по маятниковому прибору М-3 0,5 условных единиц.

Массовая доля нелетучих - 15-25 мас.%. Обладает высокой адгезией к металлическим поверхностям, бетонным, железобетонным кирпичным поверхностям, равной 1-2 балла. В нем хорошо растворяются различные пигменты, что придает покрытию любой цвет.

Испытания образцов, покрытых раствором сополимера ВБМ, проводились весовым методом по ГОСТ 7025-78. Нанесение покрытий на образцы бетона размером 70×70×70 мм и на образцы кирпича размером 125×250×75 мм на образцы трубы d 25×2,5, l=50 мм.

Толщина покрытия при числе слоев n=3 15 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00011 м.

Толщина покрытия при числе слоев n=3 25 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00017 м.

Для сравнения брались образцы без покрытия и образцы, покрытые раствором сополимера.

Недостатками прототипа являются:

1. Низкая морозостойкость покрытия. Количество циклов замораживания у прототипа - 30.

2. Гидрофильность покрытия по отношению к влаге больше в 3-4 раза.

3. Период высыхания на воздухе 10 дней.

4. Отверждение осуществляется только при комнатной температуре 3-4 часа.

5. Аминосоединения (амин, диэтаноламинмалеинат, диметиламин) - вредные соединения, обладающие канцерогенными свойствами.

6. Из-за наличия базальтового наполнителя поверхность после покрытия шероховатая и имеет темный цвет.

7. Необходимы специальные устройства для нанесения покрытия.

Достоинства композиции защитного покрытия железобетона, бетона, кирпича, отштукатуренных поверхностей по сравнению с прототипом:

1. Стойкость бетона, кирпича, отштукатуренной поверхности благодаря покрытию повышается на 5-6 баллов.

2. Морозостойкость покрытия в 5-6 раз выше, чем у прототипа.

3. Влагопроницаемость покрытия в 3-4 раза меньше, чем у прототипа.

4. Покрытие стойко по отношению к воздействию агрессивных сред с рН≥6.

5. Расход покрытия на 1 м² меньше в 7-8 раз.

6. Стоимость ниже в 5-6 раз.

7. Технология нанесения покрытия проста и может быть организована на любой стройплощадке.

Количественный интервал по содержанию сополимера ВБМ в толуоле подтверждается примерами (табл. 1, 2, 5) и выбран в интервале 15-25 мас.% и обусловлен тем, что при содержании сополимера ВБМ в растворе толуола менее 15 мас.% количество покрытия меньше и влагопроницаемость больше, больше коррозия. При содержании сополимера в растворе толуола более 25 мас.% - нецелесообразно, т.к. качественные показатели не улучшаются, а расход покрытия на 1 м² поверхности увеличивается.

Таблица 1
Результаты испытания 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на кирпичеСоотношение ВБЭ:ММА, вес. частяхМорозостойкость, цикловПериод высыхания, минАдгезия, балл.Коррозионная стойкость, балл.ОТХОДЫn=2n=3n=2n=31:1120252222ММА2:1150262222ВБЭ, ММА3:1170281111-4:1170301111-5:1170311111-6:1170321111-7:1170353322ВБЭ

Таблица 2
Результаты испытаний 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на бетонеСоотношение мономеров в вес. частяхМорозостойкость, цикловПериод высыхания, минАдгезия, балл.Коррозионная стойкость, балл.ОТХОДЫn=2n=3n=2n=31:1120253322ММА2:1150262222ВБЭ, ММА3:1170281111-4:1170301111-5:1170311111-6:1170321111-7:1170351122ВБЭ

Таблица 3
Изменение массы образцов от длительности пребывания в щелочной среде рН≥9ДниОбразцы ст.3,
покрытые
покрытые
сополимером, гОбразцы покрытые лаком, гОбразцы без покрытия, гn=2n=3n=2n=3797,568996,098297,790896,484895,13351497,600496,104697,829296,596695,13302197,581796,078897,819996,543295,09362897,584596,077797,846796,548795,06683597,503596,070197,772496,496495,02344297,573196,065097,720896,464395,05784997,540196,049897,713596,463094,923013397,588596,1041отслоение96,3045отслоение

Таблица 4
Рост влажности образцов бетона, покрытого раствором сополимера ВБМ в зависимости от времени испытаний% влажности
средаВремя испытаний5 дней10 дней15 дней20 днейδ₁δ₂δ_вδ₀δ_иδ_вδ₀δ_иδ_вδ₀δ_иδ_вКислая (2% Н₂SO₄)-0,70,72-1,21,15-1,381,22-1,511,35Щелочная (2% NaOH)2,10,170,113,00,230,153,560,270,223,70,30,24Нейтральная (вода)1,950,120,113,00,230,153,560,270,223,70,30,24δ₁, δ₀ - Образцы без покрытия;
δ₂ - образец, покрытый двумя слоями 15% раствора сополимера с толщиной слоя 0,000078 м;
δ_в -образец, покрытый двумя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,0001 м;
δ_и - образец, покрытый тремя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,00017 м;

Таблица 5
Результаты испытаний образцов бетона, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощениеτ, минМасса продуктов, г 1230102,75115,04103,6315103,67115,17109,6330104,58115,29110,0860105,08115,35111,2870105,87115,4111,2280106,52115,45111,39110107,68115,56111,32800111,33116,42111,22700111,33116,45-4200111,73116,63-Образцы:
1 - щелочная среда
2 - нейтральная среда
3 - кислая среда

Таблица 6
Результаты испытаний образцов кирпича, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощениеτ, минМасса образцов, г123без покрытия15,0214,414,72015,2714,65-1515,2814,8615,734515,3415,0215,856015,415,1315,868015,4715,2415,8412015,615,3915,8216015,7515,56-20016,0215,81-31516,4215,91-144016,6116,02-Образцы:
1 - нейтральная среда
2 - щелочная среда
3 - кислая среда

Таблица 7
Коррозийная стойкость защитного покрытияСоотношение ВБЭ:ММА, в вес.час.Колличество сополимера в толуоле, мас.%Балл по коррозииБалл по коррозииЧисло слоев покрытиящелочная среданейтральная среда1:1152223:1152223:2152221:3152225:1152221:1252223:1252223:2252221:3252225:125222

Для исследования свойств композиции готовился сополимер при различном соотношении.

Исходных мономеров винилбутилового эфира (ВБЭ) и метилметакрилата (ММА), а потом он в заданном количестве растворялся в толуоле, т.е.

Сополимер винилбутилового эфира и метилметакрилата- 25 мас.%Толуол- остальное

При этом как видно из таблицы, на качество покрытия это не влияло, т.к. сополимер получается при любом соотношении исходных мономеров, а потом берется заданное количество сухого сополимера и растворяется в толуоле.

Таблица 8
Морозостойкость антикоррозионного защитного покрытияСоотношение ВБЭ:ММА, в вес.час.Количество сополимера в толуоле, мас.%Число слоев покрытияМорозостойкость, число циклов1:115,021203:115,021703:215,02901:315,02705:115,021701:125,021203:125,021703:225,02901:325,0270 25,0 170

Таблица 9
Адгезия пленки защитного покрытияСоотношение
ВБЭ:ММА, в
вес.час.Количество
сополимера в толуоле, мас.%Число слоевАдгезия,
баллы1:11423 1523 2022 2522 30223:11423 1522 2022 2521 30215:11423 1522 2022 2521 30211:31423 1522 2022 2521 3021

Таблица 10
Изменение массы образцов от длительности пребывания в воде рН 7ДниОбразцы ст.3 покрытие сополимером, гОбразцы ст.3 покрытые лаком прототипа, гОбразцы ст.3 без покрытия, гn=2n=3п=2n=3795,379598,479396,370099,484695,67611495,391598,523396,372399,498895,59342195,333598,494196,344199,480495,47152895,320098,477996,336299,487795,44463595,263998,414996,283399,445395,37334295,244498,387596,239699,449495,23354995,189798,371996,217499,447495,179614794,958798,2309отслоение пленки99,3561отслоение пленки

Настоящее изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозионного покрытия на железобетон, бетон, кирпич и может быть использовано для антикоррозионной защиты бетонных перекрытий, крупногабаритных металлических емкостей, трубопроводов, бетонных перекрытий, кирпичных фундаментов, полов, животноводческих ферм, бассейнов, находящихся под воздействием атмосферных осадков, воздушных и водных сред. Кроме того, предлагаемое покрытие можно использовать для защиты воздуховодов, трубопроводов и других металлических конструкций в производственных зданиях, вблизи производственных предприятий, имеющих выбросы в атмосферу и способных вызывать коррозию. Поставленная задача решается тем, что в состав покрытия входит сополимер винилового эфира и метилметакрилата, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила, с последующим растворением его в толуоле, который после испарения покрывает поверхности защитной пленкой, предохраняющей от разрушения. 3 ил., 10 табл.

Композиция для защитного антикоррозионного покрытия железобетона, бетона, кирпича, оштукатуренных поверхностей, полов животноводческих ферм, бассейнов на основе связующего, которая в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 вес.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его в толуоле, при соотношении компонентов композиции, мас.%:

Указанный сополимер15-25ТолуолОстальное