ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫЙ ПИГМЕНТ Российский патент 2007 года по МПК C09C1/02 C09C1/34 C01B25/32 

Изобретение относится к противокоррозионным пигментам, используемым в лакокрасочной промышленности.

Известен противокоррозионный пигмент, представляющий собой сложную соль фосфат-хромат кальция при мольном соотношении фосфат и хромат ионов от 1:1 до 1:4, RU 2151157 C1.

Недостатком этого пигмента является весьма высокая токсичность ввиду повышенного содержания хрома и хорошей растворимости хромата кальция.

Известен противокоррозионный пигмент на основе соединения кальция, представляющего собой фосфат-хромат кальция при мольном соотношении фосфат- и хромат-ионов от 4:1 до 20:1, RU 2199562 C1. Это техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения. Этот пигмент тоже довольно токсичен, однако совершенно очевидно, что его противокоррозионные свойства ниже в сравнении с пигментом по RU 2151157 C1 из-за уменьшения доли хромата. Трехзамещенный ортофосфат кальция, входящий в сложную соль по RU 2199562 C1, имеет низкую растворимость и, соответственно, низкую противокоррозионную активность. Серьезным недостатком прототипа является также его низкая термостойкость. Следует отметить, что для использования в лакокрасочных материалах горячего отверждения пигмент должен иметь термостойкость не менее 300°С. Поэтому пигмент-прототип, состав которого соответствует формуле CaCrO₄·10Са₃ (PO₄)₂·21Н₂О, для использования в таких материалах обязательно должен прокаливаться при температуре 600-650°С для удаления кристаллической воды и повышения тем самым его термостойкости. При этом необходимо указать, что прокаливание является весьма дорогостоящей операцией.

Таким образом, недостатки прототипа состоят в значительной токсичности пигмента, низкой противокоррозионной активности и низкой термостойкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение противокоррозионных свойств пигмента, увеличение его термостойкости, а также снижение токсичности.

Согласно изобретению в противокоррозионном пигменте на основе соединений кальция в качестве последних использована смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромат кальция - 3,0-4,7; безводный дикальцийфосфат - остальное.

Безводный дикальцийфосфат имеет примерно в тысячу раз лучшую растворимость, чем трехзамещенный фосфат кальция. В результате достаточно быстро, практически, сразу после нанесения лакокрасочного покрытия, содержащего противокоррозионный пигмент, наряду с оксидированием происходит фосфатирование поверхности металла. При этом хромат кальция обеспечивает образование на поверхности металла оксидной пленки, а дикальцийфосфат отдает фосфатный анион, дополнительно образуя фосфатную пленку.

Кроме того, в заявленном пигменте происходит синергическое взаимодействие компонентов. В отличие от имеющего нейтральную реакцию трехзамещенного фосфата кальция, входящего в сложную соль пигмента по RU 2199562 С1, безводный дикальцийфосфат имеет кислую реакцию, что обеспечивает повышение интенсивности процесса оксидирования металла. Таким образом, один компонент - безводный дикальцийфосфат усиливает действие другого компонента - хромата кальция, обеспечивающего оксидирование поверхности металла.

Заявленный пигмент имеет термостойкость около 350°С, в то время как термостойкость пигмента-прототипа составляет не более 180°С (при равных условиях, после сушки, но без прокаливания). Термостойкость пигментов оценивалась методом термогравиметрии.

В заявленном пигменте содержится значительно меньше растворимых хроматов, что обусловливает уменьшение его токсичности.

Заявителю неизвестны какие-либо источники информации, в которых были бы сведения об отличительных признаках настоящего изобретения и о техническом результате, достигаемом вследствие их реализации (в совокупности с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения). Указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».

Для получения противокоррозионного пигмента в суспензию безводного дикальцийфосфата с рН 7,5-8,0 засыпают хромовый ангидрид и перемешивают в течение 20 минут. Затем суспензию фильтруют и высушивают при температуре 95-220°С. Для использования полученного пигмента его вводят в состав грунтовок или эмалей в количестве 7-9 мас.% от общей массы грунтовки или эмали.

Противокоррозионные свойства пигмента оценены с использованием потенциостатического метода.

В качестве коррозионно-активной среды применяли 3% раствор хлорида натрия при рН 4,5, установленном раствором уксусной кислоты. Расчет токов коррозии проводили по методике: Горловский И.А., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам. - Л., «Химия», 1990 г.

Заявленный пигмент не нуждается в прокаливании, являющемся весьма дорогостоящим процессом, и может быть использован в лакокрасочных покрытиях горячего отверждения непосредственно после сушки.

Свойства заявленного пигмента и прототипа приведены в таблице.

№ при мераСодержание хромата кальция, мас.%Электрохимический потенциал (после выдержки 48 ч) (мв)Ток коррозии (мкА)Коррозионн. торможение (Ом)1.3,03509,45372.4,03509,72363.4,73609,47384.1,534510,8325.6.045015,0306.Прототип41013,231

Из таблицы видно, что противокоррозионные свойства заявленного пигмента существенно лучше в сравнении с прототипом. При уменьшении содержания хромата кальция ниже нижнего предела (до 1,5 мас.%) снижается электрохимический потенциал, повышается ток коррозии и снижается коррозионное торможение, что существенно ухудшает качество пигмента.

При повышении содержания хромата кальция выше верхнего предела (до 6,0 мас.%) электрохимический потенциал возрастает, однако при этом значительно возрастает ток коррозии, что негативно влияет на качество продукта.

Для изготовления пигмента используется известное сырье и несложное заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности в производстве противокоррозионных пигментов. Противокоррозионный пигмент на основе соединений кальция включает смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромат кальция - 3,0-4,7; безводный дикальцийфосфат - остальное. Изобретение позволяет повысить противокоррозионные свойства пигмента, увеличить его термостойкость, а также снизить токсичность. 1 табл.

Противокоррозионный пигмент на основе соединений кальция, отличающийся тем, что в качестве соединений кальция использована смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хромат кальция3,0-4,7Безводный дикальцийфосфатОстальное