АНТИКОРРОЗИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ СТАЛЬНЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2008 года по МПК C09D5/08 

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к получению антикоррозионного покрытия на основе побочных продуктов целлюлозно-бумажной промышленности (лигносульфонаты технические, талловый пек), предназначенного для защиты металлических, ржавых поверхностей от дальнейшего коррозионного разрушения. Преимущественная область использования - защита от коррозии железобетонных и металлических конструкций производственных цехов химических предприятий и внешних поверхностей оборудования, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности и содержания в атмосфере диоксида серы, сероводорода, хлора, аммиака.

Известно, что для качественной защиты металла ЛКМ необходимо наносить на тщательно очищенную сухую поверхность. Однако на практике не всегда удается выполнить это требование.

В таблице 1 представлены технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКП для окраски металлических поверхностей с плотной ржавчиной и окалиной. Перечисленные ЛКМ требуют обработки поверхности грубой наждачной бумагой, металлической щеткой или шлифовальной машинкой для удаления рыхлой ржавчины и отслаивающей старой краски. Для больших поверхностей эффективной и достаточной является гидроочистка, заключающаяся в обработке поверхности струей воды, подаваемой под высоким (до 200 МПа) давлением. Для удалений масел и жировых загрязнений в воду добавляют ПАВ, которые затем удаляют струей чистой воды. ЛКМ наносятся с помощью кисти, валика, пневматическим или безвоздушным распылением от двух до 4 слоев.

Ожидаемая длительность защитного действия покрытия (100 мкм) в условиях средней коррозивности атмосферы (С3 по ИСО 12944-1) для Hammerite Vitall Finish и покрытия «Лигнокор» - 5-6 лет, Эмаль-грунта ПФ-100 от 4 до 8 лет. Эмали UR-108 - 15 и более лет.

Известны и двухупаковочные составы (основа + отвердитель), содержащие ингибиторы коррозии и целевые добавки на основе эпоксидных смол (ЭП-0199, грунт - эмаль Грэмируст) и с добавкой сополимера винилхлорида и винилацетата (ХС-500).

По данным патента 2059674 толуольный раствор таллового пека входит в состав водовытесняющей противокоррозионной композиции, которая не только полностью вытесняет воду и электролиты с поверхности металла, но и одновременно обеспечивает образование пленки, обладающей защитным действием. Применяется для гидрофобизации влажной поверхности металлических конструкций перед нанесением на них защитных покрытий.

Известен способ защиты от коррозии составом защитного покрытия (патент SU 1732677 А1) следующей композиции: 40-66 мас.ч. растворителя о-ксилола и пленкообразующего из таллового пека 45-70 мас.ч., лигносульфонатов технических 10-15 мас.ч и загустителя - канифоли марки ТМ 7-45 мас.ч. В качестве пигмента использовалась алюминиевая пудра (ПАП-1) 0,8-2,0 мас.ч. Данное покрытие используется с грунтовочным слоем следующего состава, мас.ч.: лигносульфонаты технические - 11-16,5, фенол - 4-7, формалин 1,5-3, кубовый остаток производства этиламинов - 8-12, талловый пек 45-55, ксилол - 16,5-22,4, вода 14-21, имеет хорошие защитные свойства в атмосфере хлора и сернистого газа, атмосферостойкое.

Недостатком способа защиты от коррозии данным составом является высокое влагопоглощение, низкая светостойкость, получение темных покрытий, длительный срок высыхания покрытия без грунтовочного состава.

Цель изобретения - повышение светостойкости, уменьшения влагопоглощения, расширение цветовой гаммы и уменьшения срока высыхания защитного покрытия.

Таблица 1Технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКП для окраски металлических поверхностей с плотной ржавчиной и окалиной.ХарактеристикиHammerite Vitall Finish (Великобритания)Эмаль-грунт ПФ-100, ГОСТ Р 51691-2000Эмаль UR-108, UR-108 (Zn), лак UR-140.Покрытие «Лигнокор» пат. SU 1732677 A1Связующее веществоМодифицированные алкидные смолы с стироломАлкидная смола, модифицированная акриловым сополимеромПолиуретановый полимер, отверждаемый влагой воздуха.Талловый пек, ЛигносульфонатыРастворительHammerite Brush Cleaner & ThinnersУайт-спирит, сольвент, ксилол, толуолУайт-спирит, сольвент, ксилол, толуолКсилолПигментмикрочастицы закаленного стекла и силиконовизолирующие пигменты и присадкиметаллический цинкАлюминиевая пудра ПАП-1Фактура покрытиямолотковая, глянцевая, матоваяглянцевая или полуглянцеваяглянцеваяглянцеваяМеханизм защитного действияЭффективная барьерная защита, водоотталкивающие свойствапассивация поверхности и барьерная защитаЭффективная барьерная защита и преобразование ржавчиныадгезионно-ингибирующее действиетолщина покрытия100 мкм90-100 мкм90-100 мкм80-150 мкмРасход материала210-260 г/м²190-250 г/м²210-270 г/м²80-150 г/м²Время высыхания: на отлип;1,5 ч6-8 ч0,5-3 ч48до степени 3;-12-16 ч6-8 ч48 чполное отверждение7-14 сут5-7 сут7-10 сут7 сутТемпература нанесения, °Сот+8 до 25-10, температура эмаль +15, от +5 до +40-20, температура эмаль +15, от +5 до +30от +5 до +30Водостойкостьвыдерживает частую мойкувыдерживает частую мойкуможет эксплуатироваться под водойне водостойкоеХимстойкостьк атмосферной коррозиик атмосферной коррозииУстойчиво во всех агрессивных средахк атмосферной коррозииТермостойкость, °С+80+90+120+50Адгезия, балл (ГОСТ 15140)1111-2Эластичность, мм (ГОСТ 6806) 11-23Твердость, усл.ед. (ГОСТ 5233) не менее 0,3не менее 0,45 

Поставленная цель достигается тем, что защитный состав, включающий пленкообразующее из таллового пека 40-45 мас.ч., лигносульфонаты технические 8-10 мас.ч и загуститель - канифоль марки ТМ 4,8-7 мас.ч., пигмент - алюминиевая пудра (ПАП-1) 0,8-2,0 мас.ч. и растворитель - о-ксилол 36,8-40 мас.ч, содержит в качестве разбеливающего вещества двуокись титана, окись цинка и фосфат цинка, в качестве модификатора - гексаметилентетраамин и в качестве отвердителя - полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, в мас.ч:

- талловый пек - 40-45,

- лигносульфонаты технические - 8-10

- канифоль -4,8-7,0

- алюминиевая пудра (ПАП-1) -0,6-2,0,

- двуокись титана - 0,06-0,2,

- окись цинка - 0,1-0,14,

- фосфат цинка - 0,1-0,2,

- гексаметилентетраамин - 4,0-11,0,

- о-ксилол - 36,8-40,

- полиэтиленполиамин - 2,0-5,0.

Защитное покрытие (табл.2) готовили путем последовательного механического смешения всех компонентов, кроме растворителя и отвердителя, при температуре 80-140°С в лабораторных условиях. При охлаждении состава до 30°С добавляли растворитель до вязкости 60-70 с. Вязкость покрытия определялась на вискозиметре типа ВЗ-246 с диаметром сопла 6 мм по ГОСТ 9070-75 при температуре (20±0,5)°С.

За час до нанесения покрытия на образцы добавляли отвердитель-полиэтиленполиамин. Покрытие наносили на образцы жести размером (150×70) мм. Определяли время высыхания покрытия до отлипа и степени 3, определяли адгезию покрытия к металлу (ГОСТ 15140-78) и эластичность пленки (ГОСТ 6806-73), водопоглощение покрытия (ГОСТ 4650 - 80), светостойкость (ГОСТ 9.045-75 Метод 2) с помощью ртутно-кварцевой лампы ДРТ-375.

Защитное покрытие предложенного состава представляет собой однородную смесь белого цвета. Смесь пигментов ZnO+TiO₂+Zn₃(PO₄)₂+алюминиевая пудра обладает разбеливающим эффектом, покрытие из серебристо-коричнего превращается в белый цвет. Кроме того, фосфат цинка образует с железом комплекс, который приведен ниже:

Механизм противокоррозионного действия фосфата цинка включает в себя диссоциацию фосфата под действием влаги, проникающей в покрытие, с образованием комплексной кислоты, которая реагирует с ионами железа на анодных участках с образованием стабильных, прочно удерживаемых комплексных ингибиторов коррозии [Zn₃(PO₄)₂ (ОН)₂(Н₂O)₂]Fe и [Zn₃ (PO₄)₂(H₂O)₂(ОН)(COOH)]Fe.

Алюминиевая пудра и окись цинка отлично защищает от действия светового облучения: пигмент способен отражать 100% УФ, 80% ИК и 75% излучения в видимой области спектра.

Для модификации покрытия был использован гексаметилентетраамин (ГМТА). Выбор ГМТА обусловлен тем, что он входит в состав многих модификаторов на основе двухатомных фенолов (модификаторы РУ, РУАЛ, АРУ). ГМТА взаимодействует с сульфогруппами полифенолов (лигносульфонатов) и неомыленные вещества реагируют со смоляными кислотами таллового пека через ГМТА, образуя вещество очень эластичное, с водопоглощением 0,1-0,3%. Время полного высыхание покрытия до степени 3 уменьшается в 3,5 раза и составляет двое суток.

Добавка отвердителя - полиэтиленполиамина (ПЭПА) способствует быстрому высыханию покрытия (сутки), но при хранении покрытие теряет свои свойства, отверждается в массе. ПЭПА можно использовать только в двухупаковочных составах: соотношение покрытия «Лигнокор» к ПЭПА 20:1.

Продукт DIMAPA-Quat (акрилоилтриметиламидопропиламмоний хлорид) улучшает реологические свойства покрытия: пигменты не оседают на дно.

Таблица 2.Характеристика состава покрытия «Лигнокор»Компоненты покрытияРазработанный ранее, мас.чУсовершенствованный состав, мас.чТалловый пек ТУ 13-0281078-84-894540Лигносульфонаты технические жидкие ТУ 13-0281036-108Канифоль ТУ 13-4000177-01-8374,8Пудра алюминиевая марки ПАП-1 ГОСТ 5494-710,80,6Пигмент (TiO марки Р-02)-0,06Орто-ксилол нефтяной ТУ 38.101254-72Е4036,2ZnO-0,14Zn₃(PO₄)₂-0,1Димапа-Кват-0,02гексаметилентетраамин (ГМТА)-4,0Полиэтиленполиамин (ПЭПА)-5,0Время высыхание до отлипа, ч2412Время высыхания до степени 3, сут71Адгезия, балл1-21-2Эластичность, мм33-5Водопоглощение, %120,1-0,3

Антикоррозионный состав предназначен для защиты от коррозии железобетонных и металлических поверхностей конструкций и оборудования в условиях повышенной влажности и присутствия в атмосфере диоксида серы, сероводорода, хлора, аммиака. Антикоррозионный состав содержит лигносульфонаты технические, талловый пек, канифоль, пигмент-алюминиевую пудру ПАП-1, разбеливающее вещество - двуокись титана, фосфат цинка, окись цинка, отвердитель - полиэтиленполиамин, модификатор - гексаметилентетрамин, повышающий водостойкость покрытия. Для улучшения реологических свойств состав содержит акрилоилтриметиламидопропиламмоний хлорид в количестве 0,02 мас.ч. 0,02. Технический результат - повышение светостойкости, снижение срока высыхания и расширение цветовой гаммы защитного покрытия. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Антикоррозионный состав для защиты от коррозии стальных и железобетонных поверхностей путем нанесения на ржавую с толщиной ржавчины до 100 мкм поверхность, включающий лигносульфонаты технические, талловый пек, пигмент - алюминиевую пудру ПАП-1, канифоль, органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит разбеливающее вещество - двуокись титана, окись цинка, фосфат цинка, отвердитель - полиэтиленполиамин, и модификатор - гексаметилентетрамин, повышающий водостойкость покрытия, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

талловый пек40-45лигносульфонаты технические8-10канифоль4,8-7,0гексаметилентетрамин4,0-11,0алюминиевая пудра ПАП-10,6-2,0двуокись титана0,06-0,2окись цинка0,1-0,14фосфат цинка0,1-0,2органический растворитель36,2-40