ХИМИЧЕСКИ СТОЙКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2006 года по МПК C09D127/24 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к химически стойким композициям, предназначенным для защиты в многослойном покрытии оборудования, металлических конструкций, а также бетонных и железобетонных строительных конструкций, эксплуатируемых внутри помещений и в атмосферных условиях, от воздействия агрессивных газов и паров химических производств, от длительного воздействия концентрированных кислот, растворов щелочей при проливах, от длительного воздействия растворов солей при температуре не выше плюс 60°С.

В настоящее время лакокрасочная промышленность выпускает большой ассортимент материалов для защиты оборудования химических производств. Наиболее стойкие покрытия к действию растворов кислот и солей получают при использовании лакокрасочных материалов на основе хлорсодержащих полимеров - дополнительно хлорированного поливинилхлорида, сополимеров винилхлорида с винилиденхлоридом и фенолформальдегидных одигомеров. В растворах щелочей наибольшую стойкость имеют покрытия на основе эпоксидных олигомеров, хлоркаучука и сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом.

Известны перхлорвиниловые лакокрасочные композиции для защитных покрытий, характеризующиеся низкой паропроницаемостью, высокой водо- и атмосферостойкостью. Они стойки к действию растворов минеральных кислот, щелочей и солей, к агрессивным газообразным продуктам (особенно, если в их состав входят химически стойкие модификаторы, пластификаторы и пигменты). Перхлорвиниловые покрытия выдерживают действие воды, жиров, масел, спиртов, алифатических углеводородов (бензинов, уайт-спирита и др.). Они не подвергаются действию плесени и устойчивы к возгоранию, практически негорючи [Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., Химия, 1982, с.199].

К недостаткам перхлорвиниловых покрытий относятся: недостаточный блеск и склонность к загрязнению и размягчению при температуре выше 60°С; низкая адгезия к металлическим поверхностям; низкая термо- и светостойкость, длительное отверждение при комнатных условиях, резкое снижение адгезии при воздействии на покрытие агрессивных сред [Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., Химия, 1982, с.199].

В состав перхлорвиниловых лаков, эмалей, грунтовок и шпатлевок входят пленкообразующие смола ПСХ-ЛС и ПСХ-ЛН, вводимые в виде 10-25%-ных растворов, модификаторы, пластификаторы, пигменты и различные добавки [Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., Химия, 1982, с.190].

Для повышения блеска, адгезии, содержания нелетучих веществ и для снижения термопластичности покрытия вводят модификаторы. Содержание модификаторов колеблется от 0,15 до 0,5 масс. ч. на 1 масс. ч. перхлорвиниловой смолы. В качестве модификаторов применяют высыхающую алкидную смолу (N 135, ПФ-077, ФЛ-390 и др.), реже - алкидноакриловую смолу АС-4.

Пластификаторы повышают эластичность покрытий и снижают их паропроницаемость. Их вводят в количестве 0,3-0,5 масс. ч. на 1 масс. ч. перхлорвиниловой смолы. Наиболее часто применяют трикрезилфосфат, дибутилфталат, хлорпарафин ХП-470, совол (полихлорфенил) [Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. М., Химия, 1982, с.190-191].

Наиболее близкой к изобретению является эмаль ХВ-785, содержащая средневязкую перхлорвиниловую смолу, пластификатор, модификатор, пигмент, органические растворители [Эмали ХВ-785 и лак ХВ-784. ГОСТ 7313-752. Технические условия].

Покрытие на основе этой эмали обладает недостаточной стойкостью к действию концентрированных кислот, солей, щелочей и слабой адгезией к поверхности металла.

Технической задачей изобретения является улучшение химической стойкости и повышение адгезии покрытия.

Технический результат достигается за счет того, что химически стойкая композиция для покрытия, включающая лак ХВ-784 на основе перхлорвиниловой смолы, пигменты, наполнитель - микротальк и органический растворитель, отличается тем, что она содержит в качестве дополнительного пленкообразующего хлорпарафин ХП-66Т - смесь хлорированных парафинов с длиной цепи С₁₂-С₃₀ со средней эмпирической формулой

C_nH_2n+2-xCl_х, где х=18-23.

n - количество атомов углерода в молекуле парафина,

n=12-30,

содержащей не менее 70 мас.% хлора, в качестве пигментов - диоксид титана и/или графит, и может содержать ингибитор коррозии при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Лак ХВ-78411,05-55,65Смесь хлорпарафинов с длиной цепи C₁₂-С₃₀5,52-28Органический растворитель5,53-27,64Микротальк24-30Диоксид титана и/или графит0,17-5Ингибитор коррозии - нитрит натрия0-0,5

Использование в качестве дополнительного пленкообразующего вещества смеси хлорированных парафинов с длиной углеродной цепи C₁₂-С₃₀ и массовой долей хлора не менее 70 мас.% (твердого хлорпарафина) в количестве 5,52-28 мас.% приводит к значительному улучшению химической стойкости и адгезии покрытия, снижению горючести.

В предлагаемой химически стойкой композиции используется лак ХВ-784, который представляет собой раствор хлорированной поливинилхлоридной смолы в смеси летучих органических растворителей с добавлением пластификатора [Эмали ХВ-785 и лак ХВ-784. ГОСТ 7313-75. Технические условия].

В качестве пластификатора используются обычные вещества, применяемые в качестве пластификаторов лакокрасочных материалов, например трикрезилфосфат, дибутилфталат, совол, хлорпарафин ХП-470, диоктилфталат и др.

В качестве органического растворителя используется толуол, ксилол, бутилацетат. ацетон, Р-4, Р-5 и др.

В качестве микроталька, как правило, используется микротальк с содержанием водорастворимых солей - не более 0,1 мас.% и остатком, нерастворимым в соляной кислоте - не менее 90 мас.%.

В качестве ингибитора коррозии используется нитрит натрия.

В таблице 1 представлена зависимость химической стойкости композиции для покрытия I к статическому воздействию 35%-ной соляной кислоты, водного раствора гипохлорита натрия и воды от количества хлорпарафина.

В таблице 2 представлена зависимость химической стойкости композиции для покрытия II к статическому воздействию 98%-ной серной кислоты, 46%-ного водного раствора едкого натра и воды от количества хлорпарафина.

Испытания проводились на металлических образцах. Композиции наносили в 6 слоев кистью. Толщина 1 слоя высохшего покрытия составляла 50-60 мкм. Перед испытанием подготовленные образцы выдерживали при температуре (20±2)°С и относительной влажности (65±5)% в течение не менее 10 суток.

Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 9.403-80, метод А, с использованием нескольких параллельных образцов. В ходе испытаний контролировалось изменение внешнего вида.

В таблицах 1 и 2 указано время, в течение которого внешний вид покрытий оставался без изменений.

Из таблицы 1 видно, что наличие твердого хлорпарафина в качестве дополнительного пленкообразующего вещества резко повышает химическую стойкость покрытия, однако с увеличением количества твердого хлорпарафина снижается твердость покрытия.

Из таблиц 1 и 2 видно, что лучший результат испытаний на стойкость пленки к статическому воздействию 35%-ной соляной кислоты, водного раствора гипохлорита натрия с массовой концентрацией активного хлора 170-190 г/дм³, 46%-ного раствора едкого натра, 98%-ной серной кислоты достигается при концентрации твердого хлорпарафина - 10-15 мас.%.

В предлагаемой химически стойкой композиции для покрытия основными кроющими пигментами являются диоксид титана и/или графит. Диоксид титана обладает высокой укрывистостью, однако недостаточно стоек в концентрированных агрессивных средах, поэтому использование диоксида титана в концентрации более 5 мас.% снимает химическую стойкость покрытия.

Графит обладает хорошей укрывистостью, устойчив к кислотам. щелочам и агрессивным газам, но образует плотный осадок. Покрытия, изготовленные на одном графите, менее химически стойки чем покрытия, изготовленные с использованием микроталька и графита, поэтому использование графита в концентрации более 5 мас.% нецелесообразно.

Микротальк является наполнителем с низкой укрывистостью и красящей способностью, поэтому наряду с ним необходимо использовать диоксид титана и/или графит для придания укрывистости химически стойкой композиции для покрытия.

Нитрит натрия повышает химическую стойкость покрытия в сильно агрессивных средах, однако снижает водостойкость покрытия, поэтому использование нитрита натрия в концентрации более 0,5 мас.% нецелесообразно. Нитрит натрия не используется в композициях, предназначенных для защиты оборудования от длительного воздействия водных растворов солей, химически загрязненных стоков в канализации.

Стойкость покрытия к статическому воздействию агрессивных сред возрастает с увеличением количества слоев. Наилучший результат достигается при толщине покрытия 500 мкм.

Химически стойкую композицию для покрытия готовят по следующей технологии:

1. Приготовление раствора твердого хлорпарафина в органическом растворителе

Приготовление раствора твердого хлорпарафина в органическом растворителе производится путем растворения при перемешивании в течение 1 часа.

2. Приготовление химически стойкой композиции для покрытия

Приготовление пигментной пасты осуществляется путем смешения раствора хлорпарафина с лаком ХВ-784 и с сухими компонентами композиции (микротальк, двуокись титана и/или графит, нитрит натрия) с последующим перемешиванием в течение не менее 1 часа и диспергированием полученной смеси на бисерной мельнице до достижения степени перетира не более 30 мкм.

Ниже приведены рецептуры, поясняющие суть изобретения, но не ограничивающие его объем.

Пример 1

Наиболее стойкой к статическому воздействию 35%-ной соляной кислоты, водного раствора гипохлорита натрия с массовой концентрацией активного хлора 170-190 г/дм³ является композиция I, получаемая при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Лак ХВ-78444,22Хлорпарафин ХП-66Т11,06Толуол11,06Микротальк (Finntalc)29,98Диоксид титана3,00Графит0,18Нитрит натрия0,50

Показатели качества композиции I указаны в таблице 3.

Пример 2

Стойкой к статическому воздействию 35%-ной соляной кислоты, водного раствора гипохлорита натрия с массовой концентрацией активного хлора 170-190 г/дм³ является композиция Ia, получаемая при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Лак ХВ-78444,22Хлорпарафин ХП-66Т11,06Ксилол11,06Микротальк (Finntalc)29,98Диоксид титана3,00Графит0,18Нитрит натрия0,50

Показатели качества композиции Ia указаны в таблице 3.

Пример 3

Наиболее стойкой к статическому воздействию 98%-ной серной кислоты и 46%-ного водного раствора едкого натра является композиция II, получаемая при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Лак ХВ-78444,50Хлорпарафин ХП-66Т11,15Толуол11,15Микротальк (Finntalc)28,00Графит5,00Нитрит натрия0,20

Показатели качества композиции II указаны в таблице 3.

В таблице 4 представлены результаты испытаний покрытий из предлагаемых композиций и эмали ХВ-785 на стойкость к статическому воздействию агрессивных сред.

Испытания проводились на металлических образцах. Композиции наносили в 6 слоев кистью. Толщина 1 слоя высохшего покрытия составляла 50-60 мкм. Перед испытанием подготовленные образцы выдерживали при температуре (20+2)°С и относительной влажности (65+5)% в течение не менее 10 суток.

Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 9.403-80, метод А. В ходе испытаний контролировалось изменение внешнего вида.

Примечание. В таблице 4 сокращение "б/и" означает "без изменений".

Способ применения

Химически стойкую композицию тщательно перемешивают, разбавляют при необходимости растворителем.

Окрашиваемую поверхность очищают от пыли, грязи, непрочно держащейся ржавчины, старой отслоившейся краски, промывают растворителем, протирают мягкой хлопчатобумажной тканью, не оставляющей на поверхности волокон, сушат. Химически стойкую композицию наносят на поверхность кистью, валиком, наливом, гидравлическим распылением при низком давлении без предварительного грунтования в три или шесть слоев, в зависимости от условий эксплуатации, с послойной сушкой в течение 30-60 минут при температуре не ниже 0°С.

Расход химически стойкой композиции для однослойного покрытия 120-200 г/м² в зависимости от методов нанесения и структуры поверхности.

Таблица 1N состава123456Содержание компонентов (мас.%):      Лак ХВ-78466,3355,2844,2233,1722,1111,05Хлорпарафин ХП-66Т-5,5211,0516,5822,1127,64Толуол-5,5311,0616,5822,1127,64Тальк (Finntalc)30,0030,0030,0030,0030,0030,00Диоксид титана3,003,003,003,003,003,00Графит0,170,170,170,170,170,17Нитрит натрия0,500,500,500,500,500,50Количество слоев666666Стойкость пленки к статическому воздействию 35%-ной соляной кислоты, ч (сутки)48 (2)576 (24)1008-5976 (42-249)888-1224 (37-51)168-1320 (7-55)384 (16)Стойкость пленки к статическому воздействию водного раствора гипохлорита натрия с массовой концентрацией активного хлора 170-190 г/дм³, ч (сутки)576 (24)1056-1416 (44-59)576-2064 (24-86)408-888 (17-37)408 (17)384 (16)

Окончание таблицы 1N состава123456Стойкость пленки к статическому воздействию воды, ч (сутки)1872 (78)2520 (105)3696-5688(154-237)4512 (188)2280 (95)4728 (197)Твердость пленки по маятниковому прибору, условные единицы      - через 24 часа0,260,190,120,080,050,03- через десять суток0,290,270,230,120,060,04- через двадцать суток0,290,330,270,160,090,05- через тридцать суток0,320,330,280,170,090,05

Таблица 2N состава12345Содержание компонентов (мас.%):     Лак ХВ-78466,8055,6544,5036,3028,00Хлорпарафин ХП-66Т-5,6011,1519,4027,70Толуол-5,6011,1511,1011,10Тальк (Finntalc)28,0027,9528,0028,0028,00Графит5,005,005,005,005,00Нитрит натрия0,200,200,200,200,20Количество слоев66666Стойкость пленки к статическому воздействию 98%-ной серной кислоты, ч (сутки)3120-3840 (130-160)3840-4968 и более (160-207 и более)более 4968 (более 207)2448-3096 (102-129)1608-2280 (67-95)Стойкость пленки к статическому воздействию 46%-ного едкого натра, ч (сутки)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)более 8136 (более 339)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)Стойкость пленки к статическому воздействию воды, ч (сутки)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)более 4968 (более 207)

Таблица 3Наименование показателяКомпозиция IКомпозиция IaКомпозиция IIМетод испытания123451. Цвет пленки композицииСерыйСерыйЧерныйВизуальный2. Внешний вид пленки композицииПосле высыхания химически стойкая композиция должна образовывать пленку с ровной однородной матовой поверхностью без кратеров и морщинПосле высыхания химически стойкая композиция должна образовывать пленку с ровной однородной матовой поверхностью без кратеров и морщинПосле высыхания химически стойкая композиция должна образовывать пленку с ровной однородной матовой поверхностью без кратеров и морщинВизуальный3. Условная вязкость по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20+0,5)°С, с787881ГОСТ 84204. Массовая доля нелетучих веществ, °C52,65252,5ГОСТ 175375. Степень перетира, мкм, не более303030ГОСТ 65896. Укрывистость высушенной пленки, г/м²150150150ГОСТ 8784

Продолжение таблицы 3123457. Время высыхания до степени 3 при температуре (20+2)°C, ч0,40,40,4ГОСТ 190078. Твердость пленки по маятниковому прибору, условные единицы0,20,20,2ГОСТ 52339. Эластичность пленки при изгибе (1 слой), мм111ГОСТ 680610. Адгезия пленки, баллы111ГОСТ 15140 разд.211. Прочность пленки при ударе по прибору V-Ia. Дж (кгс·см)9 (90)9 (90)9 (90)ГОСТ 476512. Стойкость пленки к 3696-5688более 5688более 4968ГОСТ 9.403статическому воздействию воды при температуре (20+2)°С, ч (сутки)(154-237)(более 237)(более 207) 13. Стойкость пленки к статическому воздействию агрессивных сред при температуре (20+2)°С, ч (сутки)   ГОСТ 9.403- водного раствора гипохлорита натрия с массовой концентрацией активного хлора 170-190 г/дм³576-2064 (24-86)1320-1824 (55-76)- 

Окончание таблицы 312345- 35%-ной соляной кислоты1008-5976 (42-249)408-528 (17-22)- - 98%-ной серной кислоты--более 4968 (более 207) - 46%-ного раствора едкого натра--более 8136 (более 339) 14. Стойкость пленки к статическому воздействию минерального масла при температуре (20+2)°С, ч (сутки)более 864 (более 36)более 864 (более 36)более 720 (более 30)ГОСТ 9.403

Таблица 4Система покрытияАгрессивная среда H₂SO₄ конц.35% раствор HCl46% раствор NaOHводный раствор NaClOН₂Оминеральное масло35% раствор CaCL₂30% раствор NaCLКомпозиция I 6 слоев1-49 суток незначительное потемнение42-249 суток - б/и1-55 суток пожелтение24-86 суток - б/иболее 80 суток - б/иболее 36 суток - б/иболее 150 суток - б/и94 суток - б/и 95-150 суток - точка ржавчины на углуКомпозиция II 6 слоевболее 183 суток - б/иболее 43 суток - б/иболее 339 суток - б/ине проводилисьболее 183 суток - б/иболее 30 суток - б/иболее 150 суток - б/и87 суток - б/и - 88-150 суток - ржавчина по краюЭмаль ХВ-785 серая 6 слоев4 часа - полное разрушение покрытия24 часа - б/и 48 часов - отслаивание по верхнему краю 3 суток - пузыри на покрытии4 часа - потемнение 24 часа - изменение цвета 2-4 суток - изменение цвета, пузыри по краям24 часа - б/и 2 суток - посветление 3 суток - пузыри по краю 4 суток - разрушение по краям покрытия24 часа - б/и 2-4 суток незначительное посветление 7 суток - мелкие пузырине проводилисьболее 51 суток - б/и17 суток - б/и 18-46 суток - ржавчина на углу

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к химически стойким композициям для покрытий, предназначенным для защиты в многослойном покрытии оборудования, металлических конструкций, а также бетонных и железобетонных строительных конструкций, эксплуатируемых внутри помещений и в атмосферных условиях, от воздействия агрессивных газов и паров химических производств, от длительного воздействия концентрированных кислот, растворов щелочей при проливах, от длительного воздействия растворов солей при температуре не выше плюс 60°С. Композиция содержит лак ХВ-784 на основе перхлорвиниловой смолы в качестве основного пленкообразователя, пигменты - диоксид титана и/или графит, наполнитель - микротальк, ингибитор коррозии - нитрит натрия, органический растворитель, в качестве дополнительного пленкообразующего вещества смесь хлорированных парафинов с длиной цепи С₁₂-С₃₀ со средней эмпирической формулой

С_nН_2n+2-хCl_х, где х=18-23, n - количество атомов углерода в молекуле парафина, n - 12-30, содержащей не менее 70 мас.% хлора, в количестве 5,52-28 мас.%. Технический результат - улучшение химической стойкости и повышение адгезии покрытий. 4 табл.

Химически стойкая композиция для покрытий, включающая лак ХВ-784 на основе перхлорвиниловой смолы, пигменты, наполнитель - микротальк и органический растворитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве дополнительного пленкообразующего хлорпарафин ХП-66Т - смесь хлорированных парафинов с длиной цепи С₁₂-С₃₀ со средней эмпирической формулой

С_nН_2n+2-хCl_х, где х=18-23,

где n - количество атомов углерода в молекуле парафина;

n - 12-30,

содержащей не менее 70 мас.% хлора, в качестве пигментов - диоксид титана и/или графит, и может содержать ингибитор коррозии - нитрит натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лак ХВ-78411,05-55,65Смесь хлорпарафинов с длиной цепи С₁₂-С₃₀5,52-28Органический растворитель5,53-27,64Наполнитель микротальк24-30Диоксид титана и/или графит0,17-5Ингибитор коррозии - нитрит натрия0-0,5