Универсальная композиция покрытия против обрастания и коррозии для воздушного и подводного нанесения Российский патент 2024 года по МПК C09D5/16 C09D5/08 C09D163/00 

Изобретение относится к средствам защиты от обрастания морскими организмами подводных частей судов, кораблей и гидротехнических сооружений. Предлагаемый материал для защиты от обрастания является экологически безопасным, имеет нулевой углеродный след.

К поверхности судна довольно быстро прикрепляются обрастатели, что приводит к возрастанию сопротивления движению судна и увеличению расхода топлива для поддержания требуемой скорости. Гидротехнические сооружения также требуют защиты от обрастания и коррозии в системе подводного покрытия.

Известно средство защиты от обрастания в условиях морской среды в виде эмали на основе сочетания канифоли с полимерным пленкообразователем (перхлорвиниловая смола, пентафталевый лак), содержащей анилид салициловой кислоты и медьсодержащий биоцид - отработанный меднохромбариевый катализатор. Противообрастающую краску ХВ-5295 готовят обычным способом в шаровой мельнице. Предварительно сплавляют отработанный меднохромбариевый катализатор (МХК) с канифолью при 160 - 185°C в течение 2 ч, полученный сплав разбивают на куски, загружают в шаровую мельницу, вводят добавки и часть растворителя. В течение 16 - 25 ч. осуществляют перетир, после чего добавляют смолу ПСХ-ЛС в оставшемся количестве растворителя. Перемешивают до однородного раствора в шаровой мельнице для получения краски соответствующей дисперсности (патент РФ на изобретение №2115680, опубл.20.07.1998 г.).

Однако, такая эмаль имеет недостаточный срок службы покрытия, высокую скорость выщелачивания закиси меди и высокий расход, а также невысокую эластичность покрытия.

Известна также эмаль по патенту РФ на изобретение 2394864, опубл. 20.07.2010 г., состоящая из следующих компонентов:

Канифоль 11,9-13,0 Сополимер винилхлорида с винилацетатом 2,4-3,7 Эпоксидная смола 0,48-1,9 Эпоксиэфирный лак 4,0-5,0 Биоцид - закись меди 45,0-50,0 Дибутилфталат 3,0-4,0 Оксид цинка 1,2-1,7 Салициловая кислота 1,6-2,0 Анилид салициловой кислоты 1,5-2,1 Бензолсульфокислота 0,3-0,9 Органические растворители Остальное

Для получения противообрастающей эмали по указанному патенту бензолсульфокислоту, циклогексанон, смесь салициловой кислоты и анилида салициловой кислоты и ацетон при соотношении их соответственно между собой, мас.%: 0,9-0,3:3,2-2,6:2,1-1,5:10,6-9,0 перемешивают при температуре 18-22°С не менее 1 ч, затем производят загрузку медьсодержащего биоцида - закиси меди и смесь импрегнируют в течение 25-40 мин, полученную массу обрабатывают 50-60%-ным раствором канифоли в сольвенте при температуре 18-25°С, а далее совмещают с оставшейся частью канифоли, пленкообразователем - эпоксиэфирным лаком, сополимером винилхлорида с винилацетатом, эпоксидной диановой смолой, пластификатором - дибутилфталатом, пигментом - оксидом цинка, после чего смесь диспергируют до степени перетира 50-70 мкм.

Полученный состав обеспечил снижение скорости выщелачивания закиси меди и сокращение его расхода, а также повышение эластичности покрытия. Эмаль легко наносится на горизонтальные и вертикальные поверхности, имеет хорошие физико-механические свойства (не растрескивается под воздействием различных климатических факторов), и высокие противообрастающие свойства, то есть обладает необходимым комплексом характеристик, обеспечивающих покрытию длительный срок эксплуатации.

Улучшение основных технических характеристик покрытия и повышение срока службы системы антикоррозионного покрытия в условиях высокоминерализованной /морской/ воды достигнуто также в композиции эмали по патенту №2588225, опубл. 27.06.2016 г.. для защиты от биообрастания подводной части корпусов судов, судовых устройств и механизмов, находящихся в контакте с водой, морских буровых установок, портовых сооружений.

Эмаль от биообрастания представляет собой полимерное покрытие на основе эпоксидной смолы, включающее противообрастательную добавку и отвердитель аминного типа. В качестве полимерной основы используют эпоксикаучуковый аддукт на основе низкомолекулярных полисульфидных и бутадиен-нитрильных каучуков и избытка низкомолекулярной эпоксидной смолы, покрытие дополнительно содержит олигоэфирэпоксид и пигменты, а в качестве противообрастательной добавки используют оксиды лантана, кобальта или марганца или их смеси, причем противообрастательная добавка может вводиться в покрытие как вместе с другими компонентами, так и методом напыления после смешения всех остальных компонентов, включая отвердитель, и нанесения их на защищаемую поверхность при следующем соотношении компонентов, % масс., из расчета на 100 масс.% состава:

Эпоксикаучуковый аддукт (сополимер эпоксидной смолы с каучуком) 61,0-62,0 Олигоэфирэпоксид 8,0-8,5 Пигменты 2,5-3,5 Противообрастательная добавка 19,0-22,0 Отвердитель 6,5-7,0

Наиболее близкой к предлагаемой эмали по составу компонентов можно считать композицию по патенту РФ на изобретение №2358998, публ. от 20.06.2009, в составе, масс%:

эпоксидно-меламино-полиэфирный лак ЭП-074 с содержанием нелетучих веществ 55,4% 42,0-55,434 двуокись титана 33,3-40,8 аэросил А-175 1,4-5,8 микротальк 4,0-5,2 растворитель Р-189 4,7-19,0, отвердитель 8,0-13,5

Система для антикоррозионного покрытия включает три слоя: верхний, промежуточный и нижний слой, причем верхний и промежуточный слои выполнены из указанной композиции, а нижний слой выполнен из эпоксидного лакокрасочного материала - грунтовки ВГ-33, содержащей пигмент спекулярит.

Однако все перечисленные эмали необходимо наносить на корпус судна в заводских условиях (сухого дока), что требует значительных материальных затрат.

Техническим результатом предлагаемого решения является создание противообрастающего покрытия для нанесения на подлежащую защите поверхность непосредственно под водой с помощью водолазов или специальной роботизированной техники.

Для достижения заявленного технического результата получена универсальная композиция покрытия против обрастания и коррозии для воздушного и подводного нанесения, включающая эпоксидную смолу, активный разбавитель, отвердитель, двуокись титана, аэросил, цемент марки 400, эпоксидированное соевое масло, катамин, пиритион меди, хлорпарафин и сажа, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная смола 55,15-51,85 Активный разбавитель 3,0-6,0 Двуокись титана 10,0-12,0 Сажа 0,1-0,2 Хлорпарафин 0,4-0,7 Аэросил 0,2-0,4 Цемент марки 400 5,0-8,0 Эпоксидированное соевое масло 0,05-0,1 Катамин (алкилдиметилбензиламмоний хлорид) 0,1-0,2 Пиритион меди 1,0-2,5 Аминный отвердитель 25,0-18,0

Предлагаемый состав компонентов композиции покрытия против обрастания и коррозии (эмали) обеспечивает ее тиксотропность, не содержит органических растворителей, экологически безопасен. Благодаря тиксотропности (способность субстанции уменьшать вязкость (разжижаться) от механического воздействия и увеличивать вязкость (сгущаться) в состоянии покоя) композиция, имеющая довольно густую консистенцию, напоминающую желе или гель, от прикосновения кисти (или другого механического воздействия, перемешивания, например) моментально становится жидкостью. Пока кисть или валик с такой эмалью движутся по окрашиваемой поверхности, эмаль остается жидкой и легко наносится, при этом не стекает с вертикальной поверхности, не дает потеков, а в состоянии покоя становится густой и прочной. Подобное свойство предлагаемой композиции эмали позволяет наносить ее на окрашиваемую поверхность под водой, вне сухих доков на суше. Это существенно упрощает и удешевляет защиту подводной части корпусов судов, судовых устройств и механизмов, находящихся в контакте с водой, морских буровых установок, портовых сооружений.

Предлагаемая композиция готовится в две стадии. На первой стадии загружают в смеситель эпоксидную смолу, активный разбавитель, двуокись титана, сажу, хлор парафина, аэросил в соотношении мас.%: 55,15-51,85:10,0-12,0:10,0-12,0:0,1-0,2:0,4-0,7:0,2-0,4 и перемешивают не менее 1 часа.

На второй стадии в реакционную массу добавляют: цемент марки 400, эпоксидированное соевое масло, катамин и перитион меди в соотношении мас.% 5,0-8,0:0,05-0,1:0,1-0,2:1-2,5. Ведут диспергирование до 70-80 мкм не менее 1 часа. Разбавляют массу активным разбавителем (18,0-25).

Патентуемая композиция компонентов тиксотропна, но перед применением требуется тщательное перемешивание и добавление расчетного количества аминного отвердителя (18,0-25,0 мас.%). Нанесение эмали проводят кистью, валиком или шпателем непосредственно в воде или с помощью специального оборудования. Перед нанесением поверхность необходимо зачистить.

Данную эмаль можно наносить и на воздухе с помощью стандартного оборудования.

В Таблице 1 приведены различные составы предлагаемой эмали в сравнении с одним из аналогов, а в таблице 2 сравнение их технологических показателей.

Таблица 1 Компоненты Содержание компонентов в составах аналога и предлагаемой эмали, мас.% RU 2394864 (аналог) 1 2 3 4 5 1. Биоцид - а) закись меди Cu₂O 50,0 - - - - - б) пиритион меди - 1,0 1,5 1,5 2,0 2,5 в) катамин - 0,1 0,1 0,15 0,2 0,25 2. Двуокись титана - 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 3. Сажа - 0,1 0,12 0,15 0,18 0,2 4. Хлорпарафин - 0,4 0,5 0,6 0,65 0,7 5. Аэросил - 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 6. Цемент марки 400 - 5,0 6,0 7,0 7,5 8,0 7. Канифоль 13,0 - - - - - 8. Ацетон 9,0 - - - - - 9. Бензолсульфокислота 0,3 - - - - - 10. Лак эпоксиэфирный ЭФ-0188 4,0 - - - - - 11. Сополимер винилхлорида с винилацетатом А-15 3,0 - - - - - 12. Эпоксидированное соев. масло - 0,05 0,06 0,07 0,09 0,10 13. Пластификатор дибутилфталат 3,0 - - - - - 14. Циклогексанон 3,0 - - - - - 15. Анилид салициловой кислоты 2,0 - - - - - 16. Салициловая кислота 1,8 - - - - - 17. Оксид цинка 1,2 - - - - - 18. Смола эпоксидная 1,4 55,15 52,97 52,23 52,03 51,85 19. Активный разбавитель - 3,0 4,0 5,0 5,5 6,0 20. Аминный отвердитель 0,3 25,0 24,0 22,0 20,0 18,0 21. Сольвент 8,0 нет

Таблица 2 Технологический показатель RU2394864 Примеры по изобретению 1 2 3 4 5 1 Цвет Красно-коричневый Серый 2 Массовая доля нелетучих веществ, % 75-78 100 100 100 100 100 3 Предельная толщина нестекающего мокрого слоя с вертикальной поверхности, мм, не менее 0,3 0,3 0,4 0,5 0,5 0,5 4 Время высыхания до степени 3 при 20°С, ч, не более 8 5 5 5 5 5 5 Адгезия покрытия, баллы, не менее 2 2 2 1 1 1 7 Толщина системы покрытий, мкм 320
(3 слоя) 420
1 слой 450
1 слой 470
1 слой 480
1 слой 500
1 слой 8 Срок службы в тропиках (биоцидные свойства) 4 1 1,5 2 2 2 9 Антикоррозионные свойства в камере солевого тумана 500 1000 1000 1000 1000 1000 10 Возможность нанесения под водой нет да да да да да

Как видно из таблицы 2, покрытие на основе предлагаемой противообрастающей композиции компонентов (эмали) уступает по противообрастающим свойствам аналогу, но имеет большую толщину за один нанесенный слой (лучшие технологические показатели и защитные физико-механические свойства) и лучшие противокоррозионные свойства.

Главное преимущество данной композиции (эмали): она может наносится непосредственно в воде без докования судна и не содержит вредных органических растворителей, имеет нулевой углеродный след.

Изобретение относится к средствам защиты от обрастания морскими организмами подводных частей судов, кораблей и гидротехнических сооружений. Предлагаемый материал для защиты от обрастания является экологически безопасным, имеет нулевой углеродный след. Описана универсальная композиция покрытия против обрастания и коррозии для воздушного и подводного нанесения, включающая эпоксидную смолу, активный разбавитель, отвердитель, двуокись титана, аэросил и дополнительно компоненты: цемент марки 400, эпоксидированное соевое масло, катамин, пиритион меди, хлорпарафин и сажа, при следующем соотношении компонентов, мас. %: эпоксидная смола 51,85-55,15; активный разбавитель 3,0-6,0; двуокись титана 10,0-12,0; сажа 0,1-0,2; хлорпарафин 0,4-0,7; аэросил 0,2-0,4; цемент марки 400 5,0-8,0; эпоксидированное соевое масло 0,05-0,1; катамин (алкилдиметилбензиламмоний хлорид) 0,1-0,2; пиритион меди 1,0-2,5; аминный отвердитель 18,0-25,0. Техническим результатом предлагаемого решения является создание противообрастающего покрытия для нанесения на подлежащую защите поверхность непосредственно под водой с помощью водолазов или специальной роботизированной техники. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

1. Универсальная композиция покрытия против обрастания и коррозии для воздушного и подводного нанесения, включающая эпоксидную смолу, активный разбавитель, отвердитель, двуокись титана, аэросил, отличающаяся тем, что в неё дополнительно введены цемент марки 400, эпоксидированное соевое масло, катамин, пиритион меди, хлорпарафин и сажа, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Эпоксидная смола 55,15-51,85 Активный разбавитель 3,0-6,0 Двуокись титана 10,0-12,0 Сажа 0,1-0,2 Хлорпарафин 0,4-0,7 Аэросил 0,2-0,4 Цемент марки 400 5,0-8,0 Эпоксидированное соевое масло 0,05-0,1 Катамин (алкилдиметилбензиламмоний хлорид) 0,1-0,2 Пиритион меди 1,0-2,5 Аминный отвердитель 25,0-18,0

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что смешивание компонентов композиции осуществляют в два этапа, на первом этапе в течение 1 часа смешивают эпоксидную смолу, активный разбавитель, двуокись титана, сажу, хлорпарафин, аэросил, на втором этапе добавляют цемент марки 400, эпоксидированное соевое масло, катамин, пиритион меди и смесь диспергируют до 70-80 мкм.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что её разбавляют активным разбавителем до технологической вязкости.

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что её наносят на очищенную поверхность в 1 слой.