НЕОБРАСТАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2007 года по МПК C09D5/16 

Предлагаемое изобретение относится к области необрастающих покрытий, пригодных для защиты от обрастания подводной части судов, устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде. Обрастание подводной части судов морскими организмами приводит к резкому сокращению скорости судов, повышенному расходу топлива, порче корпуса судна и его покрытия.

Известны средства защиты от обрастания - лакокрасочные необрастающие покрытия, содержащие различные яды (фунгициды и инсектициды), например КФ-751, ХВ-53, ХС-79, КР-24, ЯН-7А, которые отрицательно влияют на окружающую водную среду и ее обитателей. Срок эффективного действия таких покрытий обычно не превышает 1,5-2 лет, что связано с необходимой для угнетения жизнедеятельности обрастателей достаточно высокой скорости выщелачивания яда из покрытия (˜1 г/м²·сут). Частичная растворимость покрытия при его значительной толщине (0,7-1,8 мм) во время эксплуатации приводит к увеличению шероховатости подводной поверхности судов, а значит к повышенной турбулентности в пограничном слое, повышенному сопротивлению трения и относительному увеличению смоченной поверхности.

В качестве прототипа изобретения может быть рассмотрена заявка на предлагаемое изобретение №98101309/20(001194) от 20.01.98. Предлагается лакокрасочное необрастающее покрытие, обеспечивающее подавление оседания расселительных стадий обрастателей не за счет применения различных ядов или наркотизирующих веществ (патент СССР SU №1819276 A3), а за счет создания высоких мощностей доз радиации (Р≈10²...10³ Р/ч) в непосредственной близости от покрытия (d=0,5÷2 мм), что обеспечивает прерывание процесса обрастания.

Недостатком предложенного технического решения является ограничение срока службы покрытия, исчисляемое с момента получения радиоактивного изотопа, и существенная радиационная опасность технологических процессов изготовления и нанесения необрастающего покрытия, требующих существенных мер безопасности персонала в процессах изготовления и нанесения покрытия на поверхности судна, других устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде, и дезактивации рабочего помещения (плавучего дока).

Целью изобретения является упрощение процессов обеспечения радиационной безопасности в процессе изготовления и нанесения покрытия на поверхность судна, других устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде, дезактивации помещения (плавучего дока), неограниченного увеличения сроков хранения самого покрытия или состава для его изготовления.

Указанная цель достигается тем, что при изготовлении в состав для получения необрастающего покрытия вводится безопасный нерадиоактивный природный минерал Li₂СО₃ (бикарбонат лития, объем мировой промышленной добычи на 1990 г. - 39000 т, см. John Emsley. The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991). В таком виде состав может храниться неограниченное время, поставляться потребителю и наноситься на защищаемую поверхность. После окончания технологического процесса нанесения покрытия и контроля его качества проводится активация покрытия путем его облучения потоком нейтронов.

При этом (см. John Emsley. The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991) происходит ядерная реакция по схеме:

⁶Li+n→⁴He+³T+7,7·10^-13 Дж;

⁷Li+n→⁴He+³T+n-4,0·10^-13 Дж.

В результате деления атомов Li (природное соотношение изотопов ⁶Li˜7,3%, ⁷Li˜92,7%) происходит выделение атомов нейтрального гелия и радиоактивного трития, одного из наиболее приемлемых для необрастающего покрытия по длине свободного пробега β-электронов (10 мкм) и периоду полураспада (12.34 лет) β-активного радионуклида.

Критерием окончания процесса активизации необрастающего покрытия является достижение необходимой плотности мощности радиоактивного излучения на поверхности покрытия (10²...10³ Р/ч).

Таким образом, заявленное необрастающее покрытие по сравнению с известными позволяет обеспечить радиационную безопасность в процессе изготовления и нанесения покрытия на поверхность судна, других устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде, дезактивации помещения (плавучего дока), неограниченного увеличения сроков хранения самого покрытия или состава для его изготовления.

Пример осуществления изобретения на основе эпоксидных лакокрасочных материалов в соответствии с (М.И.Финкельштейн. "Промышленное применение эпоксидных лакокрасочных материалов". М., "Химия", 1983 г.) приведен ниже:

1. Состав композиции для получения покрытия:

- эпоксидно-диановая смола (ЭД-20) - 100 масс. частей,

- алифатический амин (ПЭПА) - 8...10 масс. частей,

- бутиловый эфир о-фталевой кислоты (ДБФ) - 12...15 масс. частей,

- бикарбонат лития - 1 масс. часть.

2. Бикарбонат лития размельчается в мельнице до мелкодисперсного состояния.

3. Составные части композиции (без отвердителя ПЭПА) смешиваются в смесителе.

4. Перед нанесением покрытия в композицию вносится отвердитель ПЭПА и состав тщательно размешивается.

5. Состав для покрытия наносится на защищаемую поверхность с выдерживанием толщины слоя до 40 мкм и выдерживается для начального отверждения 24 часа при комнатной температуре. Окончательное отверждение проводится в термокамере в течение 8...10 часов при температуре 60°С.

6. После отверждения покрытия и контроля его качества перед началом применения судна, другого устройства или конструкции, эксплуатирующихся в водной среде, проводится активация покрытия путем его облучения с помощью источника нейтронов, например, типа ИНК-1...10 с радионуклидом ²⁵²Cf, сертификат №SU/075/S (см. Источники альфа- и нейтронного излучения. Каталог ВО "Изотоп". ЦНИИ "Атоминформ", 1985 г.).

Необрастающее покрытие для защиты от обрастания подводной части судов, устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде. Состав для покрытия содержит полимерную основу и полуфабрикат для изготовления β-активных радионуклидов в виде мелкодисперсного порошка, например бикарбоната лития Li₂СО₃, что обеспечит радиационную безопасность изготовления и нанесения покрытия. После нанесения покрытия, перед началом эксплуатации проводят активацию покрытия потоком нейтронов (источник излучения типа ИНК-1...10 с радионуклидом ²⁵²Cf) до достижения плотности излучения на поверхности покрытия 10²-10³ Р/ч.

Необрастающее покрытие для защиты от обрастания подводной части судов, устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде, выполненное из состава, включающего полимерную основу, обеспечивающую необходимые механические свойства покрытия, и присадку β-активных радионуклидов, обеспечивающую при эксплуатации покрытия подавление оседания расселительных стадий обрастателей, отличающееся тем, что при изготовлении состава для покрытия в полимерную основу вводят полуфабрикат для изготовления β-активных радионуклидов в виде мелкодисперсного порошка и перед началом эксплуатации защищаемых судов, устройств и конструкций, эксплуатирующихся в водной среде, проводят активацию покрытия потоком нейтронов до достижения необходимой плотности мощности радиоактивного излучения на поверхности покрытия.