АДГЕЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2007 года по МПК C09J123/08 C09J131/04 C08L23/08 

Предложение относится к адгезионным композициям на основе сополимеров этилена, используемым в качестве адгезивов при нанесении полимерного защитного покрытия на металлические поверхности как методом экструзии или соэкструзии, так и методом намотки термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, например, на трубы для магистральных нефте- и газопроводов, как с внутренним защитным покрытием, так и без покрытия, на запорную арматуру, различные емкости, работающие как в условиях подземной эксплуатации, так и на открытом воздухе.

В качестве защитного покрытия усиленного типа по ГОСТ Р51164-98 для труб, эксплуатирующихся в сложных условиях, используются двух- и трехслойная конструкции покрытий. Конструкция двухслойного покрытия: первый слой - термоплавкий полимерный подслой, например адгезионная композиция на основе сополимеров этилена, второй слой - защитный слой на основе экструдированного полиолефина, например полиэтилена. Конструкция трехслойного покрытия: первый слой - грунтовка на основе термореактивных смол, например эпоксидных, второй - термоплавкий полимерный подслой, например адгезионная композиция на основе сополимеров этилена, третий - защитный слой на основе экструдированного полиолефина, например полиэтилена.

В двухслойной конструкции покрытия адгезионная композиция должна иметь высокую адгезионную прочность как с металлом защищаемого изделия, так и с полиэтиленовым слоем. В трехслойной конструкции покрытия адгезионная композиция должна иметь высокую адгезионную прочность как с полиэтиленовым, так и с эпоксидным слоем. А система покрытия в целом должна обеспечивать высокую изолирующую способность, характеризуемую низким значением площади катодного отслаивания при удовлетворительных физико-механических характеристиках.

Известны адгезионные композиции, используемые для увеличения адгезионной прочности полимерных покрытий, включающие модифицирующие добавки: минеральные наполнители, имеющие развитую удельную поверхность, органические вещества или полимеры, например тальк, карбоновые кислоты и их соли, каучуки, синтетические воски (Берлин А.А., Басин Б.Е. Основа адгезии полимеров. - М.: Химия, 1969.; Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. - М.: Химия, 1977). При нанесении двухслойной конструкции покрытия требуется высокая температура нагрева металла для достижения высоких значений адгезионной прочности. В трехслойной конструкции покрытия адгезионная прочность с грунтовочным эпоксидным слоем либо отсутствует, либо недостаточно высокая.

Наиболее близкой по технической сущности является адгезионная композиция, включающая сополимер этилена с винилацетатом, наполнитель и модифицирующую добавку (а.с. №1568507, МКИ С08L 23/06, 75/04, С08К 3/34, С09D 5/08, опубл. 10.11.96 г.). В качестве модифицирующей добавки композиция содержит силикатный наполнитель и полиизоцианат, увеличивающие стойкость к катодному отслаиванию. Данная композиция имеет высокую адгезионную прочность и стойкость к катодному отслаиванию покрытия в двухслойной конструкции покрытия. Недостатками ее являются высокая температура нагрева металла (180-200°С), необходимая для формирования покрытия с высокой адгезионной прочностью и стойкостью к катодному отслаиванию, а также то, что она не имеет адгезии к эпоксидному слою, следовательно, не отвечает требованиям, предъявляемым к трехслойным покрытиям.

Технической задачей являются сохранение высоких значений адгезионной прочности и стойкости к катодному отслаиванию при снижении температуры нагрева металла (100-130°С) в конструкции двухслойного покрытия, а также обеспечение высоких значений адгезионной прочности к грунтовочному эпоксидному слою в трехслойной конструкции покрытия.

Указанные задачи решаются адгезионной композицией, содержащей сополимер этилена с винилацетатом, силикатный наполнитель и модифицирующую добавку.

Новым является то, что в качестве модифицирующей добавки она содержит смолу марки OSR-100 (5AFETY DATA SHEET (2001/58/EC) от 16.02.2004) при следующем массовом соотношении компонентов, %:

силикатный наполнитель3,0-25,0смола OSR-1003,0-12,0сополимер этилена с винилацетатомостальное.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы не выявлена заявленная совокупность отличительных признаков, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемая модифицирующая добавка является модифицированной ароматичной смолой с содержанием ароматичных звеньев от 60-100% и представляет собой светло-желтую твердую хрупкую массу типа канифоли с температурой плавления 110-120°С.

Лабораторными и опытно-промышленными испытаниями установлено, что покрытие, сформированное с применением предлагаемой адгезионной композиции, обладает высокой адгезионной прочностью и стойкостью к катодному отслаиванию в двухслойной конструкции покрытия при температуре нагрева, например, стальной трубы 100-130°С, а также высокой адгезионной прочностью к эпоксидному слою в трехслойной конструкции покрытия. (Стойкость к катодному отслаиванию в трехслойном покрытии определяет эпоксидный слой, поэтому этот показатель в данной конструкции не рассматривается.)

Для приготовления адгезионной композиции используют следующие материалы:

в качестве сополимера этилена с винилацетатом (сэвилен) используют сэвилен марки 11306-075 по ТУ 6-05-1636-78 (количество винилацетатных звеньев - 10-14%), или марки 11607-040 по ТУ 301-05-56-90 (количество винилацетатных звеньев - 17-25%), или марки "Миравитен D 33ЕА", или их смеси;

в качестве силикатного наполнителя используют талькомагнезит по ТУ 21-028197-001-92, или молотую слюду по ТУ 21-25-271-83, или каолин по ГОСТ 19608-84;

в качестве модифицирующей добавки используют смолу марки OSR-100 (производство США).

Адгезионную композицию для лабораторных испытаний готовят в лабораторном обогреваемом смесителе или вальцах. Адгезионную композицию для опытно-промышленных испытаний готовят методом непрерывной экструзии в двухшнековом смесителе с нагревом до 150°С. Дозирование компонентов в зону загрузки осуществляется непрерывно шнековым дозатором. Расплав адгезионной композиции непрерывно выдавливается в виде жгутов, которые затем охлаждаются в водяной ванне и режутся на гранулы размером от 2 до 4 мм. Рецептуры приготовленных составов приведены в табл.1.

Таблица 1Состав образцов адгезионной композиции№ образцаМассовая доля компонентов, %Силикатный наполнительСмола OSR-100Сэвиленмолотая слюдаталько-магнезиткаолинкол-во винил-ацетатных звеньев,%12211 3 1  96 23  3   783  3  7 754 3  12 94 53    15 746 10 1   727  10 3 68 8 10   7 90910  12  85 10 10   1582 11 25 1   8912  25 3 63 1325    7 6014 25 12  87 15 25   1583 

Из полученных образцов адгезионной композиции формируют покрытие и определяют адгезионную прочность по ГОСТ 411-77 под углом 180° со скоростью отслаивания 100 мм/мин и стойкость к катодному отслаиванию (площадь отслаивания) по ГОСТ Р51164-98. Результаты испытаний составов приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2.Результаты испытаний образцов адгезионной композиции в конструкции двухслойного покрытия№ образцаАдгезионная прочность покрытия (кг/см), сформированного при температурахПлощадь катодного отслаивания покрытия (см²), сформированного при температурах100°С130°С100°С130°С13,5-4,24,5 А12,211,025,0-5,56,5 А11,2.10,538,0-8,68,9 А9,59,049,1-9,510,0 А8,27,8510,0-11,015,4 См6,05,065,0-5,25,4 A10,29,875,3-5,75,9 См8,87,586,9-7,17,9 См6,55,0915,5-16,016,5 См5,04,51017,0-18,020,2 См4,03,5115,2-5,35,4 A8,88,1125,4-5,55,7 См7,97,7137,0-7,37,8 См6,86,51410,0-11,011,5 К6,26,01512,0-13,014,0 К5,55,0прототип3,0-4,04,0-5,512,010,5Примечание - Характер отрыва: А - адгезионный отрыв, См -смешанный, К - когезионный

Таблица 3.Результаты испытаний образцов композиции в конструкции трехслойного покрытия№ образцаАдгезионная прочность покрытия к грунтовочному слою, кг/см12,522,733,044,955,162,973,886,999,01011,5113,0123,7137,51410,01510,5прототип0,5-2,0

Из результатов, представленных в табл.2 и 3, видно, что предложенная адгезионная композиция в конструкции двухслойного покрытия при температурах нагрева на 50-80°С ниже, чем у прототипа, позволяет увеличить адгезионную прочность в 1,6 раза для адге-зионной композиции с малым содержанием модификатора и в 6 раз для адгезионной композиции с большим содержанием модификатора и стойкость к катодному отслаиванию. Это позволяет в более щадящем режиме наносить наружное покрытие, например на трубы, емкости, имеющие внутреннее покрытие, а также существенно сократить энергозатраты. В конструкции трехслойного покрытия предложенная адгезионная композиция позволяет увеличить адгезионную прочность к грунтовочному эпоксидному слою до 16 кг/см, что позволяет использовать ее в качестве полимерного подслоя в покрытии труб усиленного типа.

Изобретение относится к адгезионным композициям на основе сополимеров этилена, используемых в качестве адгезивов при нанесении полимерного защитного покрытия на металлическую поверхность методами экструзии или соэкструзии, намоткой термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты. Технической задачей изобретения является сохранение высоких значений адгезионных прочностности и стойкости к катодному отслаиванию при снижении температуры нагрева металла до 100-130°С в конструкции двухслойного покрытия, а также обеспечение высоких значений адгезионной прочности к грунтовочному эпоксидному слою в трехслойной конструкции покрытия. Поставленная задача решается за счет того, что композиция содержит сополимер этилена с винилацетатом, силикатный наполнитель и модифицирующую добавку - смолу марки OSR-100. 3 табл.

Адгезионная композиция, включающая сополимер этилена с винилацетатом, силикатный наполнитель и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки она содержит смолу марки OSR-100 при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Силикатный наполнитель3,0-25,0Смола марки OSR-1003,0-12,0Сополимер этилена с винилацетатомОстальное