СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ПО МЕТАЛЛУ Российский патент 2009 года по МПК C09D163/02 C09D175/04 C09D5/10 C08K3/08 

Изобретение относится к эпоксидным композициям и может быть использовано для защиты от коррозии деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров.

Одним из актуальнейших вопросов, стоящих перед современным материаловедением, является обеспечение надежной противокоррозионной защиты поверхностей деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров. Поэтому такие покрытия должны быть устойчивы не только к нефти и нефтепродуктам, но и к воде, обладать высокими адгезионными и физико-механическими свойствами, высокими защитными свойствами и не ухудшать своих свойств после длительного воздействия эксплуатационных факторов.

Известна (патент РФ №2088621) грунтовка для антикоррозионного покрытия для изделий из алюминиевых сплавов и стали следующего состава, мас.ч:

Эпоксидная диановая смола Э-41100Модификатор - акриловая смола БМК-510-20Антикоррозионные пигменты: фосфат алюминия30-40молибдат цинка30-40Двуокись титана30-40Наполнители: тальк или микротальк18-24аэросил10-15Отвердитель - продукт на основе30-50кремнийорганических аминов АГМ-9 Органические растворители:ксилол, ацетон, этилцеллозольв

Однако эта грунтовка обладает недостаточно высокой топливо- и водостойкостью при длительной эксплуатации в жидких средах при повышенной температуре и не сочетается с топливостойкими герметиками.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является нижеприведенный состав для покрытия по металлу (патент РФ №2260610). Указанный состав включает полимерное связующее, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин, минеральный наполнитель, ингибирующие пигменты и органический растворитель, причем в качестве полимерного связующего он содержит эпоксидную диановую или эпоксикремнийорганическую смолу, в качестве модификатора - полисульфидный или бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук, а в качестве ингибирующих пигментов - хромат стронция, хромат бария, фосфат хрома или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Полимерное связующее100Модификатор9-50Отвердитель5-80Минеральный наполнитель25-105Ингибирующие пигменты30-140Органический растворитель5-200

В качестве отвердителя состав содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан, 1 - аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан или продукт конденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана. В качестве минерального наполнителя состав содержит сульфат бария, аэросил, тальк, двуокись титана (рутил) или их смеси, тиксотропную добавку - аэросил. В качестве органического растворителя состав содержит ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв или их смеси.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая стойкость к действию воды (водонабухаемость 2,16-2,53% после 3000 ч испытаний), что затрудняет применение упомянутого состава при длительном воздействии, например, подтоварной воды в резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение защитных свойств состава для покрытия по металлу.

Указанная техническая задача решается тем, что состав для покрытия по металлу, включающий полимерное связующее - эпоксидную диановую смолу, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан, минеральный наполнитель - титана диоксид (рутил), ингибирующий пигмент - фосфат хрома, органический растворитель ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв, отличающийся тем, что в качестве модификатора состав содержит эпоксиуретановый олигомер, дополнительно тиксотропную добавку - аэросил и антикоррозионную добавку - цинк металлический при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

полимерное связующее100модификатор20-30отвердитель42-48минеральный наполнитель25-30тиксотропная добавка3-4ингибирующий пигмент22-25органический растворитель20-60антикоррозионная добавка10-20

В качестве полимерного связующего в предлагаемом изобретении используется диановая эпоксидная смола Э-41 по ТУ 6-10-607-78 или Э-40 по ТУ 6-10-971-75.

Применяемый в качестве модификатора эпоксиуретановый олигомер ПЭФ-ЗА (ТУ 103466-80), влияет на параметр кислотности поверхности наполнителей и число функциональных групп на границе раздела фаз, определяющих адгезию пленкообразующего вещества к частицам наполнителя и покрытия к металлическому субстрату.

Кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан по ТУ 6-02-724-77, применяемый в качестве отвердителя в предлагаемом составе, взаимодействует с полимерным связующим, а также оказывает каталитическое действие на процесс взаимодействия эпоксидных групп полимерного связующего с функциональными группами модификатора (как первичные амины). Указанный отвердитель выполняет роль "усилителя" адгезии, поскольку при данном соотношении с полимерным связующим и модификатором осуществляется химическая связь между покрытием и подложкой за счет взаимодействия эпоксигрупп с гидратированной окисленной поверхностью металлов.

Использование рутила марки Р-04 (ГОСТ 9808-75) в качестве наполнителя обусловлено его химической инертностью к активному взаимодействию с пленкообразующими веществами и модификаторами, способствующему повышению защитных свойств, в частности, водостойкости покрытия.

Аэросил марки А-300 (ГОСТ 14922-77) вводится в состав лакокрасочной композиции в качестве тиксотропной добавки, позволяющей удерживаться свеженанесенному покрытию на вертикальных и наклонных поверхностях.

Введение в состав для покрытия выщелачивающих хроматов (ингибирующих пигментов) существенно повышает защитные свойства предлагаемого состава. При воздействии коррозионной среды хроматы, обладая незначительной растворимостью в воде, создают искусственные условия для пассивации металла, смещая электродный потенциал в положительную сторону, и тормозят электрохимические процессы коррозии металла. Применение фосфата хрома по ТУ 6-18-87-85 позволяет регулировать скорость выщелачивания в начальной и конечной стадии.

Наличие в составе цинкового порошка марки ПЦ-6 (ГОСТ 12601-76) обеспечивает протекторную защиту металла при старении покрытия и появлении в нем дефектов.

В качестве органического растворителя состав содержит ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв.

Данный состав позволяет получить бензо-, водостойкое покрытие с высокими адгезионными и физико-механическими характеристиками, защитными свойствами, обеспечивающее длительную защиту стальных конструкций, которые эксплуатируются в воде и других жидких агрессивных средах.

Примеры осуществления изобретения приведены в таблицах 1,2.

Таблица 1Наименование компонентовСоставы по примерам, мас.ч.12345678Эпоксидная смола Э-41100100100100100100100100Эпоксиуретановый олигомер ПЭФ-3А2520202525303020Кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан4542484542484542Фосфат хрома2322242523222325Двуокись титана2525303025253025Цинковый порошок1510152020151010Аэросил33434343Ацетон4020304020604030Таблица 2Показатели свойствПредлагаемый состав по примерамПрототип12345678Адгезионная прочность к стали 3, МПа54,360,355,856,463,457,862,258,0-Бензонабухаемость, %, после 3000 ч испытаний1,661,61,580,790,810,831,711,700,79-1,69Водонабухаемость, %, после 3000 ч испытаний2,101,841,721,902,081,661,782,022,16-2,53

Технология приготовления состава (примеры 1-8) заключается в следующем. Полимерное связующее растворяют в смеси растворителей. В полученный раствор добавляют модификатор, пигменты и наполнители и растирают до степени перетира 25-35 мкм (по "клину"). Перед применением в композицию вводят отвердитель, перемешивают и доводят до рабочей вязкости 13-16 с по вискозиметру В3-4.

Покрытия получали путем нанесения кистью на стальные (Ст3) опескоструенные образцы в 2 слоя общей толщиной 180 мм. Продолжительность отверждения каждого слоя составила 24 ч. Выдержка образцов с нанесенными покрытиями до помещения их в коррозионные среды составляла 8-10 сут.

Как видно из данных таблицы 2, адгезионная прочность предлагаемого состава к стали и набухаемость в топливе находятся на уровне прототипа, а набухаемость в воде снизилась до 0,79-2,10 против 2,16-2,53 у прототипа.

Изобретение относится к составу, который может быть использован для защиты от коррозии деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров. Состав включает следующие компоненты при их соотношении, в мас.ч.: 100 полимерного связующего эпоксидной диановой смолы, 20-30 модификатора эпоксиуретанового олигомера, 42-48 отвердителя кремнийорганического амина - γ-аминопропилтриэтоксисилана, 25-30 минерального наполнителя титана диоксида (рутила), 22-25 ингибирующего пигмента фосфата хрома, 20-60 органического растворителя, 3-4 тиксотропной добавки аэросила, 10-20 антикоррозионной добавки цинка металлического. В качестве органического растворителя используют ксилол, или ацетон, или бутилацетат, или этилцеллозольв. Изобретение позволяет получить бензо-, водостойкое покрытие с высокими адгезионными характеристиками. 2 табл.

Состав для покрытия по металлу, включающий полимерное связующее - эпоксидную диановую смолу, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан, минеральный наполнитель - титана диоксид (рутил), ингибирующий пигмент - фосфат хрома, органический растворитель - ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв, отличающийся тем, что в качестве модификатора состав содержит эпоксиуретановый олигомер, дополнительно тиксотропную добавку - аэросил и антикоррозионную добавку - цинк металлический при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полимерное связующее100модификатор20-30отвердитель42-48минеральный наполнитель25-30тиксотропная добавка3-4ингибирующий пигмент22-25органический растворитель20-60антикоррозионная добавка10-20