КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НАРУЖНОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2016 года по МПК C09D5/08 

Изобретение относится к области антикоррозионной защиты стальных изделий, работающих в среде влаги, атмосферного кислорода и активных сред грунта как в условиях подземной эксплуатации, так и в трассовых условиях, а именно к композициям для наружного защитного покрытия (далее защитная композиция), наносимым механизированным способом на предварительно обработанную грунтовочным составом металлическую поверхность и образующим после отверждения прочное покрытие.

К наружным защитным покрытиям стальных поверхностей от коррозии предъявляется целый комплекс требований, среди которых одним из основных является стойкость к катодному отслаиванию, определяемая площадью отслоения покрытия, которая не должна превышать 10 см² после выдержки покрытого изделия в 3% растворе хлорида натрия при потенциале поляризации 1,5 В при 60°C в течение 30 суток. К другим основным требованиям относятся реологические свойства и скорость отверждения защитной композиции, обеспечивающие возможность ее нанесения механизированным способом.

Известна композиция для наружного защитного покрытия, содержащая 2 компонента - полиуретановый предполимерный отвердитель и смесь жидких соединений с активными атомами водорода (полиоксиалкиленполиолы или полиоксиалкиленамины), удлинитель цепи, каменноугольную смолу и различные дорогостоящие функциональные добавки [пат. РФ 2072905, B05D 7/22, опуб. 10.02.1997].

Известна также двухкомпонентная композиция для наружного защитного покрытия, включающая компонент 1 - аддукт с активными атомами водорода, полученный взаимодействием эпоксидного олигомера или смеси эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,1-3,9 мг·экв./г, двух ароматических аминов с аминным числом 9,0-10,4 мг·экв./г и средней фракции каменноугольной или сланцевой смолы с вязкостью 18-25 сСт и основностью 1,3-1,5 мг·экв./г HCl при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:

эпоксидный олигомер 27-44 смесь ароматических аминов 31,5-50,5 средняя фракция каменноугольной или сланцевой смолы 17,5-31,5

Указанный аддукт отверждается компонентом 2 - изоцианатным отвердителем, взятым в количестве, достаточном для отверждения аддукта без катализатора и добавок [патент РФ №2225422, C09D 5/08, C09D 163/00, опубл. 10.03.2004].

Полученная защитная композиция обеспечивает высокий уровень защиты поверхности стальных труб и не содержит дорогих добавок (прототип).

Однако указанная защитная композиция разработана для изоляции и переизоляции труб в трассовых условиях, поскольку из-за наличия в ней каменноугольной или сланцевой смолы, совместимых с ее ингредиентами и удешевляющих композицию, но имеющих резкий неприятный фенольный запах и являющихся токсичными из-за наличия в них гидроксилсодержащих ароматических производных, бензпиренов и дибензантраценов, не может быть использована для обработки изделий в базовых условиях (цехах) без оснащения их мощными средствами защиты, что ограничивает область применения этой композиции. В настоящее время для повышения качества изделий изоляция и переизоляция элементов трубопроводов должна производится в базовых условиях при температуре помещения не ниже 10°С.

Другим недостатком композиции является усадка отвержденного защитного покрытия, приводящая к нестабильности свойств во времени, в том числе и повышению влагоемкости по мере старения материала.

Изобретение решает задачу разработки композиции для наружного защитного покрытия с пониженной токсичностью, имеющей реологические свойства, обеспечивающие ее нанесение машинным способом, и технологические и эксплуатационные характеристики, удовлетворяющие предъявляемым требованиям к защитным свойствам покрытий без увеличения стоимости производства. Снижение токсичности, в свою очередь, облегчает процесс нанесения защитной композиции, т.к. упрощает требования к оснащению помещений средствами защиты.

Сущность изобретения заключается в том, что композиция для наружного защитного покрытия стальных поверхностей от коррозии, содержащая аддукт с активными атомами водорода (компонент 1), отверждаемый изоцианатным отвердителем (компонент 2), включает следующие ингредиенты.

Компонент 1 - аддукт с активными атомами водорода, являющийся продуктом взаимодействия эпоксидной составляющей - смеси по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г и ароматического амина - диаминодиэтилтолуола, взаимодействующего с указанными эпоксидными олигомерами, и гомогенизированных в нем диалкилфталата, сланцевого битума и салициловой кислоты при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:

смесь по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров   с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв/г 28,5-33 диаминодиэтилтолуол 22-26,5 диалкилфталат 35-40 сланцевый битум 5-10 салициловая кислота 0,3-1,5% к общей массе ингредиентов

Компонент 2 - изоцианатный отвердитель с содержанием NCO групп 14-16% в количестве, обеспечивающем отверждение аддукта с активными атомами водорода.

Полученный аддукт с активными атомами водорода (компонент 1) реагирует с изоцианатным отвердителем (компонент 2) с образованием целевого защитного покрытия.

Отличительным признаком защитной композиции является качественный и количественный состав компонента 1: эпоксидная составляющая - смесь по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г, в качестве которых могут быть использованы низковязкие полиглицидиловые эфиры, представленные в таблице 1, ароматический амин - диаминодиэтилтолуол, инертный пластификатор - диалкилфталат - диоктилфталат или являющийся предпочтительным его изомер ди(2-этилгексил)фталат, дополнительный пластификатор сланцевый битум, введенный для удешевления целевого наружного защитного покрытия и придания ему черного цвета и в указанных количествах не приводящий к негативным свойствам покрытия. Салициловая кислота в составе аддукта с активными атомами водорода регулирует скорость его образования и скорость отверждения наружного защитного покрытия.

Сочетание указанных ингредиентов аддукта с активными атомами водорода обеспечивает защитной композиции снижение токсичности при сохранении ее высоких технологических характеристик и защитных свойств отвержденного защитного покрытия даже при повышении содержания пластификатора до 45% (в прототипе максимальное содержание пластификатора составляет 31%).

Отверждение аддукта с активными атомами водорода осуществляют изоцианатными отвердителями «Фрайтур» или «Сурэл-МЛ», представляющими собой уретановый предполимер с 14-16% свободных изоцианатных групп.

Все ингредиенты защитной композиции являются промышленными и доступными продуктами.

Примеры получения компонента 1.

Пример 1. В реактор с рубашкой и мешалкой загружают 180 г полипропиленгликоль диглицидилового эфира марки CAS-21142-30-3, 45 г 3-глицерин полиглицидилового эфира марки EPORESIT АН-12 и 70 г диглицедилового эфира политетрагидрофурана марки EPORESIT АН-21, добавляют 255 г диаминодиэтилтолуола, 80 г сланцевого битума, 370 г ди(2-этилгексил)фталата, 10 г салициловой кислоты, смешивают до получения гомогенной массы и нагревают до 95°C, после чего выдерживают 24 часа при этой температуре.

Аналогично получают другие вариации компонента 1, представленные в таблице 2.

Готовый компонент 1 перемешивают с компонентом 2 - изоцианатным отвердителем с содержанием NCO групп 14-16% в объемном соотношении 1:08 для получения образцов для испытаний. (Объемное соотношение определяется конструкцией или настройкой распыляющего устройства.)

Для испытания используют очищенные и прогрунтованные пластины из стали ст-3 размером 100×100 мм. Смешение компонентов 1 и 2 и нанесение композиции на пластины толщиной 2,5-3 мм осуществляют с помощью установки с раздельной безвоздушной подачей компонентов. После выдержки пластин до полного отверждения проводят испытания покрытия на стойкость к катодному отслаиванию. Другие испытания покрытия проводили при нанесении его на полиэтиленовые подложки. Условия испытаний и их результаты представлены в таблице 3.

Как видно из приведенных данных, заявляемое наружное защитное покрытие обеспечивает высокий уровень защиты метала от действия коррозионных факторов.

Таблица 1 Применяемые эпоксидные олигомеры № п/п Наименование и торговая марка Эпоксидное число, мг·экв./г 1 Полипропиленгликоль диглицидиловый эфир Gas-21142-30-3 2,8-3,6 2 Полипропиленгликоль диглицидиловый эфир Eporesit AH-19 2,9-3,2 3 3-глицерин полиглицидиловый эфир Eporesit АН-12 6,5-7,5 4 Политетрагидрофуран диглицидиловый эфир Eporesit АН-21 2,2-2,5 5 Триметилолпропан триглицидиловый эфир Eporesit АН-20 6,7-7,1 Примечание: продукт Gas-21142-30-3 производится в Китае фирмой JiaSina Chemical Co. Ltd, продукты Eporesit АН производятся венгерской фирмой POLIMER KEMIA KFT.

Таблица 2 Состав компонента 1, мас.% № п/п Наименование ингредиента / № примера 1 2 3 4 5 6 1 СAS-21142-30-3 18           2 Eporesit AH-19     20 23,5 23   3 Eporesit AH-12 4,5 11,5       11,5 4 Eporesit AH-21 7 17       17 5 Eporesit AH-20     11,5 7,5 12,5   6 Эпоксидное число 3,47 4,35 4,16 4,15 4,7 4,35 7 Диаминодизтилтолуол 25,5 26,5 23,5 22 23,5 26,5 8 Ди(2-этилгексил)фталат 37 40 35 37 35   9 Диоктилфталат           40 10 Сланцевый битум 8 5 10 10 6   11 Общая масса компонентов 100 100 100 100 100   12 Салициловая кислота, % от общей массы 1 1 1,5 0,3 1  

Таблица 3 Защитные свойства наружного защитного покрытия Наименование показателя / № опыта 1 2 3 4 5 6 Показатели по прототипу Жизнеспособность, с От 6 до 8 От 7 до 8 От 3 до 4 12 От 6 до 7 06.08.13 От 3 до 12 Набухание в воде 24 ч при 80°C, % 2,0 1,5 1,8 1,3 1,6 2,4 От 1,8 до 3,0 Стойкость к катодному отслаиванию, 15 В, 30 сут, 60°C, см² 6,8 4,2 6,5 4,5 5,5 7,4 От 4,5 до 9,5 Ударная прочность от -40 до +40°C, Дж 19 20 21 22 20 23 От 15 до 24 Адгезия покрытия после выдержки в воде 1000 ч при 60°C 7,1 6,5 6,3 6,2 6,5 4,2 От 4,2 до 6

Изобретение относится к композиции для наружного антикоррозионного защитного покрытия стальных изделий. Композиция содержит аддукт с активными атомами водорода, являющийся продуктом взаимодействия смеси как минимум двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г и ароматического амина - диаминодиэтилтолуола. Аддукт включает гомогенизированные в нем диалкилфталат, сланцевый битум и салициловую кислоту. Изобретение позволяет получить композицию с пониженной токсичностью при сохранении высоких технологических характеристик и защитных свойств отвержденного покрытия даже при повышении содержания пластификатора до 45%. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Композиция для наружного защитного покрытия стальных поверхностей от коррозии, включающая аддукт с активными атомами водорода (компонент 1), полученный взаимодействием эпоксидных олигомеров с ароматическим амином, отверждаемый изоцианатным отвердителем (компонент 2), отличающаяся тем, что в качестве отверждаемого изоцианатным отвердителем аддукта с активными атомами водорода она содержит смесь продуктов взаимодействия диаминодиэтилтолуола со смесью по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г, диалкилфталат, сланцевый битум и салициловую кислоту при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:
смесь по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров   с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г 28,5-33 диаминодиэтилтолуол 22-26,5 диалкилфталат 35-40 сланцевый битум 5-10 салициловая кислота 0,3-1,5% к общей массе ингредиентов изоцианатный отвердитель   с содержанием NCO групп 14-16% в количестве, обеспечивающем отверждение вышеуказанного аддукта

2. Композиция для наружного защитного покрытия стальных поверхностей от коррозии по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидных олигомеров она содержит диглицидиловые эфиры с эпоксидным числом 2,2-3,6 мг·экв./г и триглицидиловые эфиры с эпоксидный числом 6,5-7,5 мг·экв./г.

3. Композиция для наружного защитного покрытия стальных поверхностей от коррозии по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве диалкилфталата она содержит ди(2-этилгексил)фталат.