ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2008 года по МПК C09D5/08 C09D5/10 C09D123/06 C09D5/24 

Описание патента на изобретение RU2318851C2

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям для антикоррозионной защиты металлических конструкций и может быть использовано для всех металлических изделий, подвергающихся воздействию агрессивных сред.

Известна водная композиция для покрытия, содержащая 5-95 мас.%, по меньшей мере, одного набухаемого в щелочи полимера типа ядро-оболочка и 95-5 мас.%, по меньшей мере, одного полиуретана, причем сумма мас.%, указанных для полимеров, всегда составляет 100 мас.%, где набухаемым в щелочи полимером типа ядро-оболочка является сополимер, полученный в две или более стадий эмульсионной полимеризацией и полученной сополимеризацией на первой стадии (см. патент РФ №2254351 МПК С09D 175/04).

Недостатком водной композиции является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающего вследствие использования водной композиции и щелочи.

Известна также водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение, отверждающий агент и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент (см. патент США №2003134603, МПК С09D 151/00, G09D 5/02).

Недостатком этого технического решения является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающей вследствие использования водного эпоксидного соединения и склонности его к растрескиванию при температурных перепадах.

Известно многослойное антикоррозионное металлосодержащее покрытие, состоящее из грунтовочного слоя, включающего, по меньшей мере, два слоя, сформированных из материала, содержащего высокодисперсный порошок цинка в среде органоразбавляемого термопластичного связующего, с последующим нанесением, по меньшей мере, одного покрывного слоя (см. патент РФ №2155784, МПК С23С 28/00).

Недостатком известного лакокрасочного материала является низкая стойкость к воздействию агрессивной среды, а срок службы антикоррозионной защиты не превышает 5-7 лет.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является покрытие металлической конструкции полиэтиленом для защиты от коррозии (см. О.В.Орлова, Т.Н.Фомичева, А.З.Окунчиков, Г.Р.Курский. Технология лаков и красок. Москва, Химия, 1980 г.).

Недостатками применения полиэтилена для защиты от коррозии металлических конструкций являются плохая электропроводность, низкая адгезия к различным подложкам, что несмотря на его стойкость ко многим химическим веществам и агрессивным средам обеспечивает срок службы антикоррозионной защиты не более 5 лет.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты металлоконструкций в течение длительного срока эксплуатации с повышением срока службы антикоррозионного покрытия металлических конструкций за счет создания на поверхности покрытия равномерного электрического потенциала, равного потенциалу защищаемой металлической конструкции, и осуществления дополнительной протекторной защиты.

Поставленная задача достигается тем, что в лакокрасочном материале для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащем пленкообразующие вещества, согласно изобретению используются электропроводящие пленкообразующие вещества. Электропроводность пленкообразующих веществ не только способствует защите металлоконструкций, но и обеспечивает отекание статических зарядов с поверхности лакокрасочного материала, обеспечивая большую электробезопасность конструкции.

Кроме того, поставленная задача достигается и тем, что в лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций введены углеродные нанотрубки, дополнительно увеличивающие электропроводность, стойкость к агрессивной среде и механическую прочность конструкции.

Кроме того, поставленная задача достигается и тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 80% объема лакокрасочного материала. Такое количество вводимых нанотрубок обеспечивает повышенную прочность лакокрасочного материала, что особенно важно для формирования поверхностного слоя.

Помимо этого указанная цель достигается также тем, что в лакокрасочный материал дополнительно введен высокодисперсный цинковый порошок. Введение высокодисперсного цинкового порошка обеспечивает дополнительную протекторную защиту металлоконструкции со стабильными физико-химическими свойствами, так как при повреждении лакокрасочного материала, доходящем до поверхности металлоконструкции, происходит образование гальванической пары цинк - железо. При этом железо начинает коррозировать только после того, как окислится весь цинк. Учитывая, что количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 40 до 90% от объема лакокрасочного материала, этот процесс протекает достаточно долго - несколько десятков лет.

Наиболее выраженным эффект становится, если количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 40% объема лакокрасочного материала, а количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 46 до 86% от объема лакокрасочного материала, что позволяет обеспечить весь диапазон защитных свойств для разных условий внешней среды.

Наиболее целесообразно использовать в поверхностном слое углеродные нанотрубки без заполнения молекулами цинка.

В качестве электропроводящих пленкообразующих веществ можно, например, использовать: электропроводящий вулканизующийся полиэтилен - ТУ 6-05-041-737-87; электропроводящий полиэтилен - ТУ 6-05-1779-82; полиэтилен высокого давления электропроводящий «Томполен П2ЭС-12» - ТУ 2243-010-36295287-2003, выпускаемой ЗАО НПК "Полимер-Компаунд". Эти материалы получаются путем сшивания полимера дополнительными углеродными связямии. В качестве электропроводящих пленкообразующих веществ может быть также использован полипиррол (см. Т.В.Верницкая, О.Н.Ефимов, «Полипиррол как представитель класса проводящих полимеров (синтез, свойства, приложения)». Успехи химии, 66, 489 (1997)), и другие электропроводящие пленкообразующие.

В настоящее время для получения углеродных нанотрубок наиболее распространенным является метод термического распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда. Процесс синтеза осуществляется в камере, заполненной гелием под давлением около 500 торр. При горении плазмы происходит интенсивное термическое испарение анода, при этом на торцевой поверхности катода образуется осадок, в котором формируются нанотрубки углерода. Наибольшее количество нанотрубок образуется тогда, когда ток плазмы минимален и его плотность составляет около 100 А/см2 (см. Углеродные нанотрубки, Золотухин И.В. Статьи Соросовского образовательного журнала, Физика, Воронежский государственный технический университет, 1999 г., стр. 1). Несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом, как на растяжение, так и на изгиб. Как показывают результаты экспериментов и численного моделирования, модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали. В настоящее время максимальная длина нанотрубок составляет десятки и сотни микронов, а диаметр от нанометров до десятков микрон. Диаметр не имеет значения, хотя нанотрубки с одинаковым диаметром обеспечивают более стабильные физико-химические свойства.

Для нанесения на металические конструкции электропроводящие пленкообразующие вещества нагревают до температуры плавления. После этого в них вводятся необходимые добавки (углеродные нанотрубки и/или мелкодиспрсный цинк), все тщательно перемешивается и наносится на зачищенную и обезжиренную поверхность защищаемого объекта.

Новым в предлагаемом решении является использование новых материалов и технологий, которые совсем недавно начали применяться в микроэлектронной промышленности для создания дешевых и быстродействующих процессоров. Применение углеродных нанотрубок в лакокрасочной промышленности позволяет не только снизить стоимость производства антикоррозиционных материалов, но и увеличить продолжительность безремонтной эксплуатации до 30-35 лет.

Преимущества нового лакокрасочного покрытия для защиты металлических конструкций на основе электропроводного полиэтилена иллюстрируются таблицей, представляющей различные системы лакокрасочных покрытий для защиты металлических конструкций от коррозии с различным количеством углеродных нанотрубок и мелкодисперсионного цинкового порошка при различных условий эксплуатации.

ТаблицаГрунтовочный лакокрасочный слойПромежуточный лакокрасочный слойПокрывной слой Количество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина всего покрытия, мкмСрок службы покрытияКоличество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина слоя, мкмКоличество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина слоя, мкмУ1ХЛ11. 20/6680-10010/7650-9040/46220-24020182. нет/9080-100нет/6050-90нет/40140-16015123. 90/нет80-10050/нет50-9010/нет140-1501084. нет/нет40-50нет/нет50-90нет/нет90-12075Примечание: У1 - умеренный климат; ХЛ1 - холодный климат.

Похожие патенты RU2318851C2

название год авторы номер документа
МНОГОСЛОЙНОЕ АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ 2006
  • Меркулов Сергей Семенович
  • Новиков Александр Борисович
  • Ройтман Борис Игоревич
RU2312875C1
АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ, ЗАПОЛНЕННЫМИ ЦИНКОМ 2006
  • Меркулов Сергей Семенович
  • Новиков Александр Борисович
  • Ройтман Борис Игоревич
RU2312874C1
Антикоррозионный состав для покрытий 2019
  • Андриянова Анастасия Николаевна
  • Садыков Тимур Тагирович
  • Петров Иван Сергеевич
  • Биглова Юлия Николаевна
  • Абдрахманов Ильдус Бариевич
  • Латыпова Ляйсан Рамилевна
  • Мустафин Ахат Газизьянович
RU2737693C1
ОДНОСЛОЙНЫЙ АНТИКОРРОЗИОННЫЙ ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ 2012
  • Запрягаев Сергей Александрович
  • Бутырская Елена Васильевна
  • Нечаева Людмила Станиславовна
RU2537001C2
ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ С ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 2006
  • Меркулов Сергей Семенович
  • Новиков Александр Борисович
  • Ройтман Борис Игоревич
  • Бодагова Галина Федоровна
RU2320690C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ЛАКОКРАСОЧНОГО МАТЕРИАЛА 2016
  • Бутырская Елена Васильевна
  • Нечаева Людмила Станиславовна
  • Запрягаев Сергей Александрович
RU2662010C2
КОМПОЗИЦИЯ АНТИСОЛЕВОГО СОСТАВА ДЛЯ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КОРПУСОВ И ДЕТАЛЕЙ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ ДЛЯ НЕФТЕДОБЫЧИ И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2013
  • Ракитин Антон Рудольфович
RU2549844C1
СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭПОКСИДНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ 2016
  • Бутырская Елена Васильевна
  • Нечаева Людмила Станиславовна
  • Запрягаев Сергей Александрович
RU2661226C2
АНТИКОРРОЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ 2007
  • Субботина Ольга Юрьевна
  • Кишкопаров Николай Владимирович
  • Вахрушев Михаил Владимирович
RU2379321C2
ПОКРЫВНОЙ СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ОТ КОРРОЗИИ 2008
  • Юркина Лилия Петровна
  • Лубнин Александр Аркадьевич
  • Галяутдинова Айгуль Салаватовна
  • Пастухов Андрей Валерьевич
  • Гончаров Сергей Семенович
RU2378304C1

Реферат патента 2008 года ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций с большим сроком эксплуатации содержит электропроводное пленкообразующее (электропроводный полиэтилен) и углеродные нанотрубки от 10 до 80% объема лакокрасочного материала, увеличивающие электропроводность и стойкость к агрессивной среде, и механическую прочность конструкции. Лакокрасочный материал может дополнительно содержать высокодисперсный цинковый порошок, обеспечивающий дополнительную протекторную защиту от 40 до 90% объема лакокрасочного материала. Технический результат - повышение эффективности антикоррозионной защиты металлоконструкций в течение длительного срока эксплуатации с повышением срока службы антикоррозионного покрытия металлических конструкций за счет создания на поверхности покрытия равномерного электрического потенциала, равного потенциалу защищаемой металлической конструкции, и осуществления дополнительной протекторной защиты. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 318 851 C2

1. Лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащий электропроводное пленкообразующее вещество и углеродные нанотрубки.2. Лакокрасочный материал по п.1, отличающийся тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 80% объема лакокрасочного материала.3. Лакокрасочный материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит высокодисперсный цинковый порошок.4. Лакокрасочный материал по п.3, отличающийся тем, что количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 40 до 90% объема лакокрасочного материала.5. Лакокрасочный материал по пп.2 и 3, отличающийся тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 40% объема лакокрасочного материала, а количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 46 до 86% объема лакокрасочного материала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2318851C2

ОРЛОВА О.В
и др
Технология лаков и красок
- М.: Химия, 1980
RU 96104386 А, 10.05.1998
АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 1998
  • Юркина Л.П.
  • Фришберг И.В.
  • Субботина О.Ю.
  • Никулина М.О.
  • Кишкопаров Н.В.
  • Латош Н.И.
RU2155784C2
RU 98117568 А, 10.06.2000.

RU 2 318 851 C2

Авторы

Меркулов Сергей Семенович

Новиков Александр Борисович

Ройтман Борис Игоревич

Даты

2008-03-10Публикация

2006-03-24Подача