КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ (ЕЕ ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК C09D5/08 C09D163/00 C09D163/02 C09D113/00 

Изобретение относится к области защиты от коррозии основных конструкционных материалов /сталь/ и может быть использовано для уменьшения коррозионного поражения сварных соединений металлоконструкций /резервуаров, трубопроводов и др./.

Известен лак марки ЭП-730 /ГОСТ 20824-81/, имеющий следующий химический состав /мас.ч./: эпоксидная смола дианового типа Э-41 0,3-0,35; смесь органических растворителей /ацетон, ксилол, этилцеллозольв/, взятых в соотношении 4:3:3 или растворитель Р-5 0,7-0,65; отвердитель №1 /раствор гексаметилендиамина в этиловом спирте/ 0,03.

Лак предназначается для защиты алюминиевых, стальных и неметаллических поверхностей изделий, работающих в условиях повышенной влажности, температуры, действия раствора щелочей, спиртобензиновой смеси.

Недостатками этого лака являются недостаточно надежная адгезия к подложке, побеление покрытия, свидетельствующее о начале разрушительных процессов в лакокрасочном покрытий. При этом существенно возрастает водопоглащение, паропроницаемость и снижается атмосферостойкость.

Известен состав для антикоррозионного покрытия, включающий эпоксидную смолу, растворитель и пигменты, в качестве которых применяют алюминиевую или цинковую пудру /Протасов В.Н. Эффективность применения противокоррозионных покрытий нефтепромыслового оборудования. М.: ВНИИОНГ. - 1984. - с.44-45/.

Недостатком этого состава является ограниченная стойкость покрытий к отдельным видам коррозии /абразивный износ, питтинг, кавитация/. Другим недостатком является газовыделение при реакции с агрессивными кислыми и щелочными средами, разрыхляющими структуру покрытия и резко ухудшающими его защитные свойства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле или ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и высоким содержанием альфа-оксида железа F₂О₃ и кремнийорганический отвердитель - производное кремнийорганических аминов АСОТ-2 /пат. 2174136 Россия. С 09 D 5/08, 2001/, композиция выбрана в качестве прототипа.

Недостатком этой композиции является низкое содержание массовой доли нелетучих веществ /45-5 5%/ и небольшая толщина одного слоя покрытия /15-30 мкм/. Эти недостатки затрудняют применение композиции для антикоррозионного покрытия сварных соединений /резервуаров и трубопроводов/, особенно в полевых условиях, когда образуется взрывоопасная смесь и требуется вытяжная вентиляция рабочего место. Из-за небольшой толщины одного слоя необходимо наносить на сварное соединение несколько слоев /до 3/, что увеличивает соответственно время сушки покрытия.

Задачей данного изобретения является создание композиции для антикоррозионного покрытия сварных соединений, удобной в применении и уменьшенной взрывоопасностью.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение массовой доли нелетучих веществ композиции, вследствие этого увеличение толщины одного слоя, уменьшение количества слоев и время сушки покрытия при сохранении на высоком уровне основных технических характеристик покрытия.

Технический результат достигается тем /вариант 1/, что известная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, растворитель, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и содержанием альфа-оксида железа F₂О₃ не менее 60 мас.%, кремнийорганический отвердитель - производное кремнийорганических аминов АСОТ-2, согласно изобретению в качестве полимерного пленкообразующего вещества она содержит эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-1, модифицированный бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25, в качестве растворителя - ксилол и дополнительно синтетический кремнезем - аэросил А-175, микротальк - талькон ММ-20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-116,0-18,0Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук CKH-26-L2534,0-36,0Вышеуказанная разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа24,0-27,0Вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-212,0-15,0ксилол3,3-5,0микротальк - талькон ММ-20 3,0-4,0синтетический кремнезем - аэросил А-1750,7-1,0

Технический результат /вариант 2/ достигается тем, что известная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, растворитель, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и содержанием альфа-оксида железа Fe₂О₃ не менее 60 мас.%, кремнийорганический отвердитель - производное кремнийорганических аминов АСОТ-2, согласно изобретению в качестве пленкообразующего вещества она содержит эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, модифицированную бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25, в качестве растворителя - ксилол и дополнительно синтетический кремнезем - аэросил А-175, микротальк - талькон ММ-20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидно-диановая смола ЭД-2014,0-16,0Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,2529,0-31,0Вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-224,0-25,3Вышеуказанная разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа21,0-24,0ксилол3,0-4,0микротальк-талькон ММ-203,0-4,0синтетический кремнезем - А-1750,7-1,0

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве полимерного пленкообразующего вещества предлагается использовать эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-1 или эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, модифицированные бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25, а композицию дополнительно снабжают микротальком и синтетическим кремнеземом - аэросила А-175. Выбор соответствующего соотношения указанных компонентов повышает массовую долю нелетучих веществ в композиции /до 87-93%/, позволяет благодаря образованию объемной коагуляционной сетки существенным образом увеличить толщину одного слоя. Из-за уменьшения выделения летучих веществ /до 7%/ уменьшается пожароопасность нанесения покрытия, а в результате повышения толщины одного слоя уменьшается количество слоев и время высыхания покрытия.

Для приготовления антикоррозионной композиции используют эпоксикремнийорганический олигомер /смола/ СЭДМ-1 /ОСТ 6-05-448-80/. Вязкая жидкость от светлого до темнокоричного цвета. Массовая доля нелетучих веществ не менее 90%. Массовая доля эпоксидных групп не менее 12%.

Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 /ГОСТ 10587-84/. Вязкая прозрачная жидкость. Массовая доля летучих веществ не более 0,2-0,8%. Массовая доля эпоксидных групп не менее 20,0-22,5%. Массовая доля омываемого хлора не более 0,3-0,8%. Динамическая вязкость при /25±0,1/°С 13-25 Па·с.

Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,25 /продукт ПКБ-10/ /ТУ6-0005807983-160-95/. Однородная вязкая жидкость светло-коричневого цвета без посторонних включений. Массовая доля нелетучих веществ не менее 16-19%. Вязкость по визкозиметру В3-4 с диаметром сопла 6 мм не менее 400 с.

Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный лог» /ТУ 2322-001-58281894-2003/. Порошок серого цвета с металлическим блеском, не содержащий видимых посторонних примесей. Химический состав этого спекулярита характеризуется следующими данными: содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3%. Массовая доля альфа-оксида железа Fe₂О₃ 60-95 мас.%.

Ксилол каменноугольный /ГОСТ 9949-76/, сорт высший, 1 или 2. Прозрачная жидкость, не содержащая взвешенных частиц, в том числе капелек воды, не темнее цвета раствора 0,003 г К₂Cr₂О₇ в 1 л воды. Плотность при температуре (20,0±0,5)°С 0,860-0,866 г/см³. Пределы перегонки: 95% /по объему/ от начала кипения перегоняется в интервале температур 136-141°С.

Синтетический кремнезем - аэросил А-175 /ГОСТ 14922-777 представляет собой почти чистую SiO₂ /99,4-99,8/%. Обладает тиксотропными свойствами. Характеризуется исключительно высокой степенью дисперсности, размер частиц от 0,15 до 0,02 мкм. При диспергировании в среде смачивается лишь часть их поверхности, они образуют объемные коагуляционные сетки. Такие сетки включают частицы пигмента и препятствуют их осаждению, повышают вязкость дисперсной среды. Аэросил А-175 - рыхлый голубовато белый порошок. Массовая доля основного вещества SiO₂ 99,8%. Массовая доля влаги не более 2%. Удельная поверхность по методу БЭТ 175±20 м²/г.

Микротальк - талькон ММ-20 /ТУ 5727-001-49439345-2002/. Насыпная плотность 0,2-0,4 г/см³.

Кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 /ТУ6-02-1250-83/. Однородная жидкость желто-коричневого цвета без механических включений. Вязкость по вискозиметру В3-4 12,0-18,0 с. Массовая доля азота 2,4-5,0%.

Композицию готовят смешиванием на механической мешалке в расчетных количествах эпоксикремнийорганического олигомера СЭДМ-1 или эпоксидно-диановую смолу ЭД-20 при предварительном подогреве их до 70°С, ксилола, спекулярита, микроталька и аэросила до однородной системы не менее 1 часа. Затем добавляется бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,25 и кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 и состав дополнительно перемешивается в течение 15-20 мин.

Композицию наносят на поверхность сварных соединений металлических конструкций методом пневматического распыления краскораспылителем или кистью.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: композиции покрытия приведены в табл.1 и табл.2, основные характеристики покрытия - в табл.3 и 4.

Из данных в табл.3 и 4 следует, что массовая доля нелетучих веществ /примеры 2-4/ в композиции составляет 87-93%, что существенно больше, чем у прототипа /44-55%/, при этом толщина одного слоя увеличилась до 140-160 мкм, что на 5-10 раз больше, чем у прототипа /15-30 мкм/. В результате в 3 раза уменьшилось количество слоев. Другие характеристики предлагаемых вариантов композиции не уступают характеристикам прототипа.

Указанные результаты обусловлены с применением в качестве пленкообразующего вещества эпоксикремнийорганического олигомера СЭДМ-1 /вариант 1/ или эпоксидно-диановой смолы ЭД-20 /вариант 2/, модифицированных бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25 и дополнительным вводом микроталька - талькон ММ-20 и синтетического кремнезема - аэросила А-175 в заявленных соотношениях. Из-за меньшей стоимости смолы ЭД-20 по сравнению СЭДМ-1 стоимость композиции по варианту 2 меньше, чем по варианту 1.

Эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-1 в количестве 16-18 мас.% или эпоксидно-диановая смола ЭД-20 в количестве 14-16 мас.%, входящие в состав композиции, играют роль пленкообразующих веществ, имеют одинаковое функциональное назначение и схожи по достигаемому техническому результату. При использовании этих компонентов меньше меньшего заявленного количества наблюдается снижение адгезии к подложке, а при увеличении ее больше большего заявленного количества возможно появление трещин в покрытий.

Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,25, входящий в состав в количестве 34-36 мас.% или 29-31 мас.%, способствует повышению эластичности покрытия. При введении каучука меньше меньшего заявленного количества эластичность покрытия ухудшается, а при введении каучука больше большего заявленного количества уменьшается прочность покрытия.

Аэросил А-175, входящий в состав в количестве 0,7-1,0 мас.% /варианты 1 и 2/, играет роль структурирующей добавки, обеспечивающей образование в композиции объемной коагуляционной сетки, способствующей увеличению толщины слоя покрытия, придает композиции стабильность в процессе хранения. При введении данного компонента менее 0,7 мас.% композиция не обеспечивает требуемой толщины слоя, при введении его больше 1,0 мас.% вязкость композиции превышает требуемое значение.

Спекулярит, входящий в состав в количестве 24-27 мас.% или 21-24 мас.%, способствует повышению прочности и укрывистости покрытия. При введении спекулярита меньше меньшего заявленного количества уменьшается прочность покрытия, а при введении спекулярита больше большего заявленного количества ухудшается адгезия покрытия.

Микротальк, входящий в состав в количестве 3-4 мас.% /варианты 1 и 2/, оказывает влияние на время высыхания и прочность покрытия. При введении микроталька менее 3 мас.% время высыхания увеличивается больше допустимого, а при введении микроталька более 4 мас.% прочность покрытия снижается.

Наибольший и наименьший пределы содержания ксилола в композиции обусловлены необходимостью получения оптимальной вязкости композиции.

Кремнийорганический отвердитель, входящий в состав в количестве 12-15 мас.% или 24-25,3 мас.%, оказывает влияние на время высыхание и прочность покрытия. При введении отвердителя меньше меньшего заявленного количества время высыхания покрытия увеличивается больше допустимого, а при введении отвердителя больше большего заявленного количества уменьшается адгезия и прочность покрытия.

Массовая доля нелетучих веществ определена по ГОСТ 17537. Прочность пленки при ударе определена по прибору У-1А по ГОСТ 4765. Эластичность пленки при изгибе определена по ГОСТ 6808. Адгезия пленки определена по ГОСТ 15140. Топливостойкость определена по ГОСТ 21513.

Таким образом, снабжение композиции для антикоррозионного покрытия эпоксикремнийорганическим олигомером СЭДМ-1 или эпоксидно-диановой смолой ЭД-20, модифицированных бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25, и дополнительный ввод синтетического кремнезема аэросила А-175 и микроталька позволяют расширить эксплуатационные возможности композиции и применять ее для эффективной защиты сварных соединении от коррозии.

Таблица 1
Примеры композиции покрытия /вариант 1/КомпонентыСодержание компонентов, мас.%12345ПрототипЭпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-1201817,61614-Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,2538,536343532-Синтетический кремнезем аэросила А-1750,50,70,91,02,0-Микротальк ММ-202,03,03,54,06,0-Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит222426272930Кремнийорганический отвердитель АСОТ-2161514121114Ксилол3,03,34,05,06,0-Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле-----47Тиокол-----9

Таблица 2
Примеры композиции покрытия /вариант 2/КомпонентыСодержание компонентов, %12345ПрототипЭпоксидно-диановая смола ЭД-201716151413-Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,2531,531302928-Синтетический кремнезем аэросил А-1750,50,70,81,02-Микротальк ММ-20233,144-Разновидность природного      мелкочешуйчатого альфа-      оксида железа - спекулярит202123242630Кремнийорганический отвердитель АСОТ-22625,325242214Ксилол333,145-Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле-----47Тиокол-- --9

Таблица 3
Основные характеристики композиции и покрытия /вариант 1/ПоказателиПримерыПрототип12345Массовая доля нелетучих веществ в композиции /без      СКН-26-1,25 и АСОТ-2/, %87-9387-9387-9387-9385-8745-55Прочность пленки при ударе, Дж455545Эластичность пленки при изгибе, мм655565Адгезия по методу решетчатых надрезов, не более, балл1,51111,51Топливостойкость /набухаемость в топливе за 30 сут/, %1,00,50,50,51,00,5Время высыхания одного слоя до степени 3 при температуре /20±2/°С, ч, не более766676Толщина одного слоя, мкм80-100140-16015-30Количество слоев111113Прогнозируемая долговечность покрытия, лет1020-15

Таблица 4
Основные характеристики композиции и покрытия /вариант 2/ПоказателиПримерыПрототип12345Массовая доля нелетучих веществ в композиции /без СКН-      26-1,25 и АСОТ-2/, %.87-9387-9387-9387-9385-8745-55Прочность пленки при ударе, Дж455545Эластичность пленки при      изгибе, мм655565Адгезия по методу решетчатых надрезов, балл, не более1,511121Топливостойкость /набухаемость в топливе за 30 сут/, %1,00,50,50,51,01,0Время высыхания до степени 3 при температуре /20±2/°С, ч, не более766676Толщина одного слоя, мкм80-100140-16015-30Количество слоев111113Прогнозируемая долговечность покрытия, лет520-15

Изобретение относится к способу получения композиции для защиты от коррозии основных конструкционных материалов (сталь), используемой для уменьшения коррозионного поражения сварных соединений металлоконструкций (резервуаров, трубопроводов и др.). По первому варианту композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.%: 16,0-18,0 эпоксикремнийорганического олигомера СЭДМ-1 в качестве полимерного пленкообразующего вещества, 34,0-36,0 бутадиенакрилонитрильного карбоксилатного каучука СКН-26-1,25, 24,0-27,0 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа, 12,0-15,0 кремнийорганического отвердителя - производного кремнийорганических аминов АСОТ-2, 3,3-5,0 ксилола в качестве растворителя, 3,0-4,0 микроталька - талькона ММ-20, 0,7-1,0 синтетического кремнезема - аэросила А-175. Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа представляет собой спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния, кальция и содержанием альфа-оксида железа Fe₂О₃ не менее 60 мас.%. По второму варианту композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.%: 14,0-16,0 эпоксидно-диановой смолы ЭД-20 в качестве полимерного пленкообразующего вещества, 29,0-31,0 бутадиенакрилонитрильного карбоксилатного каучука СКН-26-1,25, 21,0-24,0 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа, 24,0-25,3 кремнийорганического отвердителя - производного кремнийорганических аминов АСОТ-2, 3,0-4,0 ксилола в качестве растворителя, 3,0-4,0 микроталька - талькона ММ-20, 0,7-1,0 синтетического кремнезема - аэросила А-175. Изобретение позволяет повысить массовую долю нелетучих веществ композиции, увеличить толщину одного слоя и время сушки покрытия при сохранении на высоком уровне основных технических характеристик покрытия. 2 н.п. ф-лы, 4 табл.

1. Композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, растворитель, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и содержанием альфа-оксида железа F₂О₃ не менее 60 мас.%, кремнийорганический отвердитель - производное кремнийорганических аминов АСОТ-2, отличающаяся тем, что в качестве полимерного пленкообразующего вещества она содержит эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-1, модифицированный бутадиенакрилонитрильным карбоксилатным каучуком СКН-26-1,25, в качестве растворителя - ксилол и дополнительно синтетический кремнезем - аэросил А-175, микротальк - талькон ММ-20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксикремнийорганический олигомер СЭДМ-116,0-18,0Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,2534,0-36,0Вышеуказанная разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа24,0-27,0Вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-212,0-15,0Ксилол3,3-5,0Микротальк - талькон ММ-203,0-4,0Синтетический кремнезем - аэросил А-1750,7-1,0

Эпоксидно-диановая смола ЭД-2014,0-16,0Бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук СКН-26-1,2529,0-31,0Вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-224,0-25,3Вышеуказанная разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа21,0-24,0Ксилол3,0-4,0Микротальк - талькон ММ-203,0-4,0Синтетический кремнезем - А-1750,7-1,0