ЗАЩИТНЫЙ АНТИКОРРОЗИОННЫЙ СОСТАВ Российский патент 2024 года по МПК C10M101/02 C10M125/06 C10M117/02 

Изобретение относится к защитным антикоррозионным составам, представляющим собой ингибированные пленкообразующие нефтяные составы, предназначенные для защиты от коррозии металлических поверхностей, в том числе материалов машиностроения, приборостроения и т.п. от коррозии и повреждений микроорганизмами (микроскопических грибов и бактерий).

Задача подобных составов - образовать защитную пленку, которая должна выполнять две функции, предотвращать появление коррозии на металлических поверхностях и предотвращать явления биообрастания.

Такую функциональность защитным составам придает компаундированный состав, который в идеале должен быть экологически чистым, т.е. не выделять опасные вещества в атмосферу при эксплуатации, быть удобным при нанесении на поверхность днища и сохранять свои свойства в течении длительного срока хранения и эксплуатации. Создание таких композиционных защитных антикоррозионных составов обусловлено высоким спросом, наличием различных компонентов рыночной доступности, а также высокими экологическими требованиями как к производству таких составов, так и при их применении.

Антикоррозионные защитные составы при нанесении на металлическую поверхность создают пленки. Пленки должны быть в меру толстыми и прочными, и в то же время хорошо наносится простыми средствами на поверхность, к тому же в процессе эксплуатации в различных климатических условиях они не должны выделять вредные вещества.

Тонкопленочные продукты, наиболее пригодные для защиты днищ автомобиля, образуются в результате испарения нефтяного растворителя из какого-либо масла, вазелина или парафина, иногда содержащих небольшие количества ингибиторов. Тонкопленочные предохранительные средства наносят либо распылением либо кистью при комнатной температуре. В этом случае очень важное внимание уделяется консистенции защитного материала, который должен легко наносится, хорошо удерживаться на обрабатываемой металлической поверхности (Макмиллан Ую., Холл Р., Хигемен Б. IV Международный нефтяной конгресс. Том VII. Применение нефтепродуктов. М., Гос. Науч.-Техн. Изд-во нефт. и горно-топл. литературы, 1957, стр. 78).

В патенте РФ №2620081, опубл.23.05.2017, МПК С10М 101/00, С10М 159/06, C10N 30/12, описана антикоррозионная пластичная смазка для защиты клемм аккумуляторов и металлических поверхностей автомобилей, содержащая такое минеральное масло как веретенное АУ, загуститель - осадок, образующийся на стенках трубопроводов при транспортировке нефти, антикоррозионную присадку МНИ-7 и полиизобутилен П-8.

Известно, что защитные смазочные покрытия включают полимерные смолы, парафины, воски, петролатумы, битумы, минеральные масла, водо- и маслорастворимые ингибиторы коррозии и растворители (Шехтер Ю.Н. «Рабоче-консервационные смазочные материалы», М., Изд-во Химия, 1979, с. 209-210). Для улучшения защитных свойств в них вводятся различные ингибиторы и антикоррозионные присадки (Новиков И.К., Чистякова И.Н. «Влияние некоторых загустителей на качество углеводородных защитных смазок, Нефтепереработка и нефтехимия, выпуск 10, Изд-во Наукова думка, 1973, стр. 22).

Описан защитный антикоррозионный материал НГ-216, включающий органический растворитель и твердые нефтяные углеводороды - битум, церезин. Материал дополнительно содержит органические кислоты, соли и ингибитор коррозии ("Химики - автолюбителям", под ред. А.Я. Малкина, Л., Химия, 1991, с. 211). Однако при наличии удовлетворительных защитных свойств состав не тиксотропен, недостаточно растекается по поверхности металла и не защищает всю поверхность от коррозии.

Известна защитная смазка антикоррозионный состав для металлических деталей по патенту РФ №2554007, опубл. 20.06.2015, МПК С10М 101/02, С10М 143/18, C10N 30/12, включающей отработанное минеральное моторное масло, при этом смазка дополнительно содержит продукты окисления отработанного минерального моторного масла, состоящие из нейтральных смол и асфальтенов, при следующем соотношении компонентов, мас. %: отработанное минеральное моторное масло 60±5; продукты окисления минерального моторного масла 40±5. Недостатком композиции является использование неэкологичного отработанного моторного масла.

Ряд защитных составов, содержит серу или соединения серы. Известен защитный смазочный материал, включающий церезин, олифу, сульфонат щелочноземельного металла или продукт на основе нитрованных масел, окисленный петролатум, алкилфеноламинную смолу и органический растворитель (АС СССР №644818, опубл. 1973, МПК С10М 7/12).

Известен коррозионностойкий состав, содержащий, мас. %: 10-6 микрокристаллического воска, 2,5-25 смеси парафиновых и нафтеновых масел, 0,01-15 сульфоната, 16-50 асфальтена, 2-25 высыхающего масла, 2-5 нафтеновой кислоты и 3-60 растворителя (патент США №3754942, опубл. 1973, МПК C09D 5/08, C09D 191/08).

Известен состав для получения коррозионностойких покрытий, содержащий, мас. %: 15-30 асфальтового битума с пенетрацией 25-35, 20-6 нефтяного сульфоната, 4-16 органического адгезива и ингибитора коррозии -жидкой полиамидной смолы, смоляного масла или их смеси. Органический легкий растворитель содержится в количестве, достаточном для понижения вязкости, что позволяет наносить состав разбрызгиванием (патент США №4142903, опубл. 1979, МПК C09D 195/00), что отрицательно влияет на условия в рабочих помещениях.

Известно использование сульфофрезолов при изготовлении смазок для холодной обработки металлов давлением - АС СССР №№1302687, 1048787, опубл. 10.05.2012, однако это совсем другая сфера использования нежели заявляемое изобретение.

Известно применение осерненного касторового масла, содержащего не более 5 мас. % серы, для производства пластичной смазки предназначенной для подшипников качения буксовых узлов электровозов, тепловозов и моторовагонного подвижного состава (патент РФ №2118340, опубл. 27.08.1998, МПК С10М 169/04, С10М 117/02, C10N 30/06). Данная смазка не может быть использована для защиты металлических поверхностей путем создания тонкой пленки распылением.

Известно изобретение по патенту РФ №2041250, опубл. 09.08.1995, МПК С10М 169/04, С10М 125/06, C10N 30/06, в котором смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов содержит, осерненное хлопковое или осерненное рапсовое масло 4-6; сера элементарная 0,7-0,8; полиизобутилен с молекулярной массой 70000-99000 0,8-1,0; полиметилсилоксан 0,003-0,005; концентрат смеси олеата меди и олеиновой кислоты в нефтяном масле 0,3-0,4 и нефтяное масло остальное. Состав масла достаточно сложный и применяется именно для обработки металла резанием, в частности при изготовлении деталей подшипников, а не для его зашиты.

Известно изобретение по патенту РФ №2551679, опубл. 27.05.2015, МПК С10М 169/04, С10М 125/22, С10М 159/22, которое относится к экологически чистому смазочному материалу для лубрикации зоны контакта «колесо-рельс» рельсового транспорта, содержащему в качестве базового масла биоразлагаемое масло или смесь по меньшей мере одного базового масла, выбранного из смазочного базового масла типа минерального масла, синтетического смазочного базового масла и биоразлагаемого смазочного базового масла, при этом смазка в качестве загустителя содержит литий-кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты, в качестве присадок, улучшающих триботехнические свойства, -натрия тетраборат и осерненное масло, кроме того, смазка содержит глицерин, при следующих соотношениях компонентов, % масс: 12-оксистеариновая кислота - 7,3-10,3; кальция гидроокись - 0,3-0,5; лития гидроокись - 0,2-0,7; натрия тетраборат - 2,0-4,3; глицерин - 0,9-2,1; осерненное масло - 6,8-9,0; масло базовое ВМГ3 - 0-9,1; масло синтетическое БЗВ - 0-6,5; масло растительное (например, подсолнечное нерафинированное) - до 100.

Недостатком является то, что оно относится к чистому смазочному материалу для лубрикации зоны контакта «колесо-рельс» рельсового транспорта, но не для защиты от коррозии металлических поверхностей.

Наиболее близким по составу является защитный материал, включающий твердые нефтяные углеводороды, пластификатор- загуститель, ингибитор коррозии и органический растворитель, при этом в качестве твердого нефтяного углеводорода он содержит парафин, или вазелин, или битум, в качестве растворителя - дистилляты нефтяные гидроочищенные С20-С50 парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные с вязкостью не менее 100 SUS, в качестве ингибитора коррозии - сульфонаты щелочных и/или щелочноземельных металлов, а в качестве пластификатора - полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 1500 до 4000 (патент РФ №2755598, МПК С10М 167/00, С10М 159/06, С10М 159/04, С10М 169/04, C09D 191/00, C09D 195/00, C10N 30/06, опубл. 17.09.2021)

Задачей изобретения является создание антикоррозионного материала, наносимого на металлическую поверхность и обладающего необходимым уровнем защитных свойств.

Техническим результатом изобретения, позволяющим решить поставленную задачу, является уменьшение коррозионного воздействия среды и технологичность состава для простого нанесения на обрабатываемую поверхность, а также упрощение его состава.

Поставленная задача решается тем, что защитный антикоррозионный материал, содержит твердые нефтяные углеводороды, в качестве которых используют парафин или церезин или вазелин или битум, в качестве растворителя - гидравлическое масло с пакетом цинксодержащих присадок, ингибитор коррозии, в качестве которого применяют осерненное масло с содержанием серы 1-5% мас., в качестве загустителя смесь стеаратов кальция и лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Гидравлическое масло с пакетом 85-92 цинксодержащих присадок Парафин технический или церезин 1-5 или вазелин или битум Стеарат кальция 2-5 Стеарат лития 1-2 Осерненное масло с содержанием 2,65-6 серы 1-5% мас.

Для приготовления защитного антикоррозионного материала по изобретению использовали:

- органический растворитель - любое, имеющееся на рынке, гидравлическое масло с пакетом цинксодержащих присадок, например такое как http://www.shell-prom.ru/cat/shell/production/industrial-lubricants/tellus Shell-Tellus-S2-M-46.html или https://baza.drom.ru/novosibirsk/chemistry/otheroil/maslo-gidravlicheskoe-oilwav-gradient-hlp-32-mineralnoe-30-l-4670030172129-g5656196486.html или https://www.castroloil.com.ru/catalog/produktsiya-industrialnogo-naznacheniya/gidravlicheskie-masla-i-ognestoykie-gidravlicheskie-zhidkosti/castrol-hyspin-aws-15 и т.п.

- твердые нефтяные углеводороды из ряда парафиновых углеводородов, например, парафин технический ГОСТ 23683-89 или битум БНД 90/130, или вазелин технический по ГОСТ 5774-76 или ГОСТ 782-59 или церезин по ГОСТ 2488-79;

- загуститель - стеарат кальция, изотовленный, в том числе, по ТУ 2232-002-57149839-07 и стерат лития, изготовленный, в том числе, по ТУ 6-09-04-197-76;

- ингибитор коррозии - любое осерненное минеральное масло, имеющееся на рынке с содержанием серы от 1 до 5%, например, такое как представленное на сайте http://www.expert-oil.com/our-production/emulsion/Sylfofrezol.htm или описанное в книге «Наладка токарных автоматов и полуавтоматов» [Текст] / М.П. Бондарь, М.Л. Орликов, А.Я. Лопата, кандидаты техн. наук. - 2-е изд., перераб. - Киев; Москва: Машгиз. [Укр. отд-ние], 1956.

«Новизна» заявляемого изобретения состоит в том, что заявляемый состав имеет новую смесь компонентов, не описанную ни в одном аналогичном составе.

«Изобретательский уровень» подтверждается тем, что при применении нового, ранее не описанного, заявляемого и специального подобранного состава, в котором используются в определенном соотношении экологически дружественные компоненты, в том числе, ранее не описанные для этих целей, снижается коррозионное воздействие на металл (для стали 0,011 г/м²⋅сут при норме 0,1 г/м²⋅сут по ГОСТ 28084-89, п. 4.5), что не достигается ни в одном аналогичном составе, при этом обеспечивается хорошая тиксотропность состава для нанесения его на металлическую поверхность.

Техническое решение по изобретению позволит формировать не стекающее с вертикальных поверхностей защитное покрытие требуемой толщины за один слой при любом способе нанесения (пневматическое, безвоздушное, комбинированное распыление, облив, кисть и т.п.) в широком диапазоне рабочих температур от +5°С до +40°С.

«Промышленная применимость» подтверждается примерами конкретного выполнения.

Соотношение компонентов в % мас. представлено в таблице 1 и в таком соотношении они используются для приготовления составов по примерам.

Пример 1.

Антикоррозионный материал готовят в трех танках по следующей технологии. Предварительно нагретые до 30°С 1100 кг органического растворителя - масло гидравлическое по ТУ 0253120656113352016, загружают в танк 1 объемом 1,5 м³, снабженный мешалкой. После заполнения танка 1 запускается мешалка на 200 об/мин, постепенно обороты повышаются до 600 об/мин. На 450-500 об/мин температура танка 1 доводится до 50°С. После того как растворитель нагреется до 50°С, снижаются обороты мешалки до 200 об/мин и в танк 1 подают 23,74 кг парафина технического, затем обороты мешалки увеличивают до 600 и перемешивание происходит не менее 30 минут.

В танк 2 объемом 1,5 м³ подают также как и в танк 1 1037,08 кг масла гидравлического по ТУ 0253120656113352016, 62,92 кг осерненного масла с содержанием серы 3% мас., технологический режим аналогичен применяемому в танке 1. После заполнения танка 2 запускается мешалка на 200 об/мин, постепенно обороты повышаются до 600 об/мин. По достижении 450-500 оборотов мешалки температура танка 2 доводится до 50°С, затем обороты мешалки увеличивают до 600 и перемешивание происходит не менее 30 минут.

Далее смеси из танков 1 и 2 смешивают в танке 3 объемом 3 м³, куда вводят 118,73 кг стерата кальция, а затем 32,06 кг стерата лития. После заполнения танка 3 обороты мешалки в нем постепенно повышаются от 200 об/мин до 700 об/мин, температура танка 3 доводится до 70°С. Перемешивание происходит не менее 2-ух часов при 700 об/мин, чем достигается наилучшее диспергирование и получение готового однородного смазочного состава.

Танки 1, 2 и 3 имеют рубашку, обогрев осуществляется с помощью горячей воды.

Примеры 2-4 осуществляют аналогично описанному в примере 1. Содержание компонентов и характеристики полученных защитных составов приведены в таблицах 1-3.

После проведения всех процедур, готовый продукт охлаждается до 30-50°С при заполнении в пластиковую тару и до 60-70°С при заполнении в металлическую тару.

Указанным способом по примерам 1-4 были приготовлены образцы антикоррозионных составов, представленных в таблице 1, характеристики которых, определенные по соответствующим ГОСТам, приведены в таблице 2.

Готовые защитные составы по примерам 1-4 соответствуют установленным нормам, приведенным в таблице 2.

Рабочие показатели защитного антикоррозионного состава по изобретению представлены в таблице 3.

Согласно данным, приведенным в таблицах показано, что новый состав защитного антикоррозионного материала с соотношением компонентов по изобретению, позволяет осуществлять необходимую защиту металлической поверхности днища автомобиля.

Описанный в примерах 1-4 защитный состав никак не ограничивает применение других парафинсодержащих растворителей и твердых нефтяных углеводородов, известных для этих целей, так как основным отличительным признаком от известных составов является наличие в качестве ингибитора коррозии осерненного минерального масла, в качестве загустителей стератов кальция и лития и в качестве растворителя - гидравлического масла с пакетом цинксодержащих присадок, взятых в определенном соотношении компонентов между собой.

Введение в состав ингибитора коррозии на основе осерненного масла с содержанием серы 1-5% мас. улучшило антикоррозионные свойства состава, вне зависимости от вида используемого парафина, содержащего в цепи от 9 до 55 атомов углерода, а введение стератов кальция и лития позволило обеспечить его нестекание с вертикальных поверхностей при нанесении, а также повысить структурную однородность и тиксотропность полученного по заявляемому изобретению материала вне зависимости от того, какой вязкости используют нефтяной растворитель, в качестве которого можно использовать какое-либо гидравлическое масло с пакетом цинксодержащих присадок, взятого из широкого диапазона гидравлических масел с пакетом цинксодержащиъ присадок, представленных на рынке, и все это, вместе взятое, позволяет использовать для нанесения получаемого антикоррозионного состава диапазон рабочих температур от +5°С до +40°С, что является немаловажным премуществом для потребителя.

Изобретение может быть использовано для защиты от коррозии металлических поверхностей. Защитный антикоррозионный состав включает твердые нефтяные углеводороды, ингибитор коррозии, гидравлическое масло с цинксодержащими присадками и загуститель. В качестве твердых нефтяных углеводородов используется парафин, церезин, вазелин или битум. Загуститель представляет собой смесь стеаратов кальция и лития. В качестве ингибитора коррозии используется осерненное масло с содержанием серы 1-5 мас. %. Изобретение позволяет повысить структурную однородность и тиксотропность состава, а также увеличить антикоррозионные свойства покрытия, полученного из него. 3 табл., 4 пр.

Защитный антикоррозионный состав, включающий твердые нефтяные углеводороды, ингибитор коррозии, органический растворитель и загуститель, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют гидравлическое масло с пакетом цинксодержащих присадок, в качестве ингибитора коррозии применяют осерненное масло с содержанием серы 1-5 мас. %, а в качестве загустителя - смесь стеаратов кальция и лития при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Гидравлическое масло с пакетом цинксодержащих присадок 85-92 Парафин технический, или церезин, или вазелин, или битум 1-5 Стеарат кальция 2-5 Стеарат лития 1-2 Осерненное масло с содержанием серы 1-5 мас. % 2,65-6