ЭМАЛЬ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2025 года по МПК C09D163/00 C08L63/00 C08K3/13 C08K3/36 

Область техники

Заявляемое изобретение относится к лакокрасочным материалам широкого спектра применения, обеспечивающим антикоррозионную защиту, в частности для противокоррозионной защиты внутренних поверхностей емкостей, эксплуатирующихся в условиях воздействия нефти, нефтепродуктов, минерализованной воды и водонефтяной эмульсии, а также для резервуаров, предназначенных для хранения противопожарных запасов воды (водопроводной, морской, технической), резервуаров-накопителей сточных вод и статического отстоя нефтеперекачивающих станций, в том числе на судах с классом Российского классификационного общества и Российского морского регистра судоходства.

Уровень техники

Одним из самых распространенных способов защиты конструкций и/или изделий, изготовленных из метала, является нанесение на их поверхность (внешнюю и/или внутреннюю) лакокрасочных покрытий. Для эффективной защиты принято использовать системы покрытий лакокрасочных материалов, состоящих из грунтовки и эмали. Чаще всего для обеспечения противокоррозионной защиты внутренних поверхностей емкостей применяют системы из эпоксидных грунтовки и эмали, суммарной толщиной 300-400 мкм.

Срок службы антикоррозионной защиты лакокрасочными материалами зависит не только от качества самого материала, но и от соблюдения способов и условий нанесения, предназначенных для конкретного материала.

Из уровня техники известна эпоксидная эмаль ЭП-140 (ГОСТ 2709-81), которая представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидиановой смолы в смеси органических растворителей с добавлением отвердителя - раствора полиамидной смолы.

Недостатком данной эмали, как показывает практика, является высокое содержание органических растворителей в рецептуре эмали, недостаточная химическая стойкость, ограниченный спектр цветов.

Известен также отвердитель для эпоксидной смолы, отвержденная эпоксидная смола, клеевая композиция и композиция для покрытия (RU 2178425 C2 от 28.04.1999, C08G 59/50, C09D 163/00, C09J 163/00) для использования в строительстве, электротехнике и электронике. Отвердителем является 1-аминопирролидин или его соль. Эпоксидная смола отверждаются этим отвердителем при низких температурах (10°С и ниже) за достаточно короткое время. Клеевая композиция на основе эпоксидной смолы содержит 0,4-0,6 моль на одну эпоксидную группу 1-аминопирролидина или его соли. Композиция для покрытия содержит эпоксидную смолу, указанный отвердитель и 20-160 мас.ч. на 100 мас.ч. эпоксидной смолы наполнителя и/или армирующего наполнителя.

Недостатком является отсутствие оценки химстойкости и антикоррозионной эффективности.

Известна эпоксидная двухкомпонентная эмаль (RU 2530075 C1 от 02.09.2013, класс МПК C09D 163/02), содержащая в качестве связующего раствор эпоксидиановой смолы, пигмент диоксид титана, органически модифицированный полисилоксан, дополнительно содержащая в качестве наполнителя сульфат бария, микротальк, соль высокомолекулярной карбоновой кислоты и модифицированный полиэфир для повышения декоративных свойств покрытия, а в качестве отвердителя полиамидная смола. Указанная эмаль наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой, поэтому была взято за прототип.

Недостатком эмали является недостаточно высокая массовая доля нелетучих веществ, высокое содержание пигментной части, а также отсутствие данных по химстойкости и антикоррозионной эффективности покрытия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаком тождественности (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения, что подтверждает критерий «новизна».

Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемое техническое решение обеспечивает антикоррозионную защиту металлических конструкций.

Задача заявляемого технического решения разработка эмали, обеспечивающей повышение стойкости к воздействию химически агрессивных сред, снижение токсичности лакокрасочного материала, улучшения физико-химических и защитных свойств самой эмали.

Раскрытие сущности технического решения

Техническим решением вышеприведённой задачи является эмаль для нанесения покрытий, полученная из состава, включающего полуфабрикат эмали и отвердитель аминного типа, в которой полуфабрикат эмали содержит раствор эпоксидной смолы в, по меньшей мере, одном органическом растворителе, и по меньшей мере, один пигмент и наполнители, отличающаяся тем, что упомянутый состав выполнен двухкомпонентным, где первый компонент содержит суспензию пигментов и наполнителей в эпоксидных смолах, где в качестве второго компонента используется отвердитель аминного типа - изофрондиамин, имеющая следующий состав, мас.ч.:

смола эпоксидная 40-50 ксилол 8-3 диоксид кремния 1,0-2,0 наполнитель 36-23 пигмент 15-22,

отвердитель аминного типа с содержанием 20-30 на 100 мас.ч. полуфабриката эмали.

Указанное техническое решение обеспечивает повышение стойкости эмали к воздействию химически агрессивных сред, за счет увеличения когезионной и адгезионной прочности, снижение токсичности лакокрасочного материала, за счет снижения количества растворителей в составе ЛКМ, улучшения физико-химических и защитных свойств эмали, за счет введения антикоррозионных пигментов и наполнителей, обеспечивающих барьерную защиту металлической подложки.

Возможен вариант технического решения, где пигментная часть представляет собой железооксидные пигменты и/или фосфат цинка и/или технический углерод и/или диоксид титана и/или антикоррозионный пигмент Указанное техническое решение позволяет варьировать составом заявляемой эмали.

Возможен вариант технического решения, где наполнители представляют собой микротальк и/или микробарит. Указанное техническое решение позволяет варьировать составом заявляемой эмали.

Осуществление технического решения

Заявляемая композиция эмали представляет собой состав, из полуфабриката эмали, где сам полуфабрикат эмали содержит раствор эпоксидной смолы в органическом растворителе, а также пигмент и наполнители.

Органические растворители – это летучие жидкие химические вещества органической природы с характерным ярким запахом, которые обладают способностью к растворению всяческих материалов различных типов. В преимущественном варианте изобретения органический растворитель выбран из углеводородов ароматического ряда, это связано с тем, что данный растворитель является наиболее подходящим для растворения эпоксидных олигомеров. При этом количество органического растворителя в сухом остатке мас.ч. составляет не более 8%.

Эпоксидные смолы – олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. В преимущественном варианте изобретения количество эпоксидной смолы в сухом остатке мас.ч. составляет 40-50 частей, что дает возможность создавать толстослойные прочные покрытия.

Пигмент – это высокодисперсные порошкообразные красящие вещества, придающие материалам непрозрачность, цвет, противокоррозионные и другие свойства. В преимущественном варианте изобретения пигмент выбран из ряда железооксидных пигментов и/или фосфат цинка и/или окись хрома и/или технический углерод, диоксид титана, антикоррозионный пигмент – это связано с возможностью получения покрытия необходимого цвета и ингибиторных антикоррозионных свойств. При этом количество пигмента в сухом остатке мас.ч., в составе эмали, составляет 15-22.

Наполнитель – это нерастворимое в дисперсионных средах сухое неорганическое вещество. Применяют как добавки к пигментам. В преимущественном варианте изобретения наполнитель выбран из ряда микроталька и/или микроберита, это связано с возможностью получения барьерных свойств покрытия. При этом количество наполнителя в сухом остатке мас.ч., в составе эмали, составляет 36-23.

Заявляемый состав эмали выполнен двухкомпонентным:

первый компонент содержит суспензию пигментов и наполнителей в эпоксидных смолах,

а второй компонент содержит отвердитель аминного типа – изофрондиамин.

Данный отвердитель аминного типа используется для эпоксидных лакокрасочных композиций, обеспечивающих создание покрытий с высокими физико-механическими и противокоррозионными свойствами, отверждающимися в неблагоприятных условиях (например, патент RU 2652797 C1). В преимущественном варианте заявляемого состава эмали отвердителя аминного типа в сухом остатке мас.ч., содержится 20-30 частей.

В качестве отвердителя аминного типа используется преимущественно изофрондиамин, выбранный из ряда цикалоалифатических диаминов, из-за своих технических характеристик, обеспечивающих отличные физико-химические свойства отвержденным системам, что дает возможность применять покрытия в условиях химически агрессивных сред, ударных и механических нагрузок.

Заявляемый состав эмали, с диапазонами, выбранными в зависимости от технических задач и составляют в сухом остатке мас.ч.:

смола эпоксидная 40-50 ксилол 8-3 диоксид кремния 1,0-2,0 наполнитель 36-23 пигмент 15-22,

отвердитель аминного типа с содержанием 20-30.

Приведенные количественные показатели компонентов эмали являются преимущественными, но не обязательными и на практике могут колебаться в пределах указанных значений, а в качестве отдельных компонентов могут использоваться и другие аналогичные по свойствам эквивалентные вещества, и компоненты, обладающие аналогичными свойствами, выполняющие аналогичные функции, позволяющие получить требуемый технический результат.

Предлагаемая эпоксидная композиция эмали производится и поставляется в комплекте: основа эмали и отвердитель аминного типа, которые перед формированием защитного покрытия, смешивают и наносят на защищаемую поверхность, преимущественно из металла.

Предпочтительнее наносить заявляемую эмаль методом безвоздушного распыления, но также допускается нанесение валиком и кистью (на площади менее 1 м²). При толщине одного слоя сухого покрытия 310 мкм обеспечивается устойчивость к воздействию морской и пресной воды, нефти, нефтепродуктов, кратковременному воздействию щелочей и кислот.

Нанесение эмали проводится на поверхность со степенью подготовки не менее Sa 2 по ГОСТ Р ИСО 8501-1 или на предварительно загрунтованную грунтовкой. Эмаль наносят в интервале температур 5 ÷ 40°С при относительной влажности окружающего воздуха не более 80%.

Защитное покрытие из предлагаемой эмали обладает высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию, а также к перепадам температуры от минус 60°C до плюс 80°C.

Эмаль может производится зеленым, серым или ином цветом при необходимости.

Заявляемый состав эмали соответствует всем требованиям, представленным в табл. 1.

Таблица 1 – Основные характеристики заявляемой эмали и покрытия на ее основе

Наименование показателя Значение 1 2 ОСНОВА Массовая доля летучих веществ, %, не более 8 Степень перетира, мкм, не более 50 ЭМАЛЬ Внешний вид и цвет пленки После высыхания - ровная однородная пленка без пузырей и сморщивания. Допускаются единичные проколы. Время высыхания до степени 3 при температуре (20±2) °С, ч, не более при температуре (120±2) °С, ч, не более 24
1 Прочность пленки при ударе на приборе У-1, см, не менее 30 Стойкость пленки к статическому воздействию воды при температуре (40±2) °С, ч
смеси бензина с толуолом при температуре (20±2) °С, ч 48
48 Предельная толщина нестекающего мокрого слоя, мм, не менее 500

Предлагаемый состав эмали по изобретению исследовали в промышленных условиях при получении защитного покрытия с толщиной одного слоя в сухом состоянии до 310 мкм с высокими защитными свойствами в различных агрессивных средах в течение длительного времени.

Реализация изобретения поясняется на следующих примерах:

Пример 1

В диссольвер (устройство, предназначенное для эффективного смешивания, растворения и диспергирования твёрдых веществ в жидкой среде, оно работает на принципе создания высокой сдвиговой силы, что обеспечивает эффективное смешивание компонентов. Это достигается за счёт вращения диска или лопастей на высокой скорости внутри смеси) последовательно загружали ксилол, эпоксидную смолу и перемешивали до однородности.

При перемешивании вводили диоксид кремния.

На следующей стадии вводили пигменты (окись хрома, антикоррозионный пигмент) и наполнитель, в данном примере использовали микротальк. Проводили диспергирование в бисерной мельнице до степени перетира 50 мкм. Для получения покрытия на основе эмали смешивали основу с отвердителем в соотношении 100:27,5.

Пример 2

В диссольвер последовательно загружали ксилол, эпоксидную смолу и перемешивали до однородности.

При перемешивании вводили диоксид кремния.

На следующей стадии вводили пигменты (технический углерод, диоксид титана, антикоррозионный пигмент) и наполнитель (в данном варианте примера, использовался микротальк). Проводили диспергирование в бисерной мельнице до степени перетира 50 мкм. Для получения покрытия на основе эмали смешивали основу с отвердителем в соотношении 100:27,5.

Из составов, приведенных в примерах (1-2), были получены покрытия толщиной 310 мкм на пластинах марки 08кп. Отверждение покрытий проводили при комнатной температуре. Определяли толщину покрытий, прочность при ударе по ГОСТ 4765-73, стойкость к статическому воздействию воды по ГОСТ 9.403-2022 метод А.

Заявляемый состав эмали, обеспечивает стойкое воздействие к химически агрессивным средам, таким как нефть и нефтепродукты, растворители, растворы кислот и щелочей. Обеспечивает низкую токсичность лакокрасочного материала, за счет снижения количества растворителей и улучшает физико-химические и защитные свойства самой эмали, за счет введения антикоррозионных пигментов и наполнителей, обеспечивающих барьерную защиту металлической подложки.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам широкого спектра применения, обеспечивающим антикоррозионную защиту. Предложена эмаль для нанесения покрытий, полученая из состава, включающего полуфабрикат эмали и отвердитель аминного типа, в которой полуфабрикат эмали содержит раствор эпоксидной смолы в, по меньшей мере, одном органическом растворителе, и, по меньшей мере, один пигмент и наполнители, где упомянутый состав выполнен двухкомпонентным, где первый компонент содержит суспензию пигментов и наполнителей в эпоксидных смолах, где в качестве второго компонента используется отвердитель аминного типа - изофрондиамин, а сама эмаль представляет собой следующий состав, мас.ч.: смола эпоксидная - 40-50; ксилол - 8-3; диоксид кремния - 1,0-2,0; наполнитель - 36-23; пигмент - 15-22. Отвердитель аминного типа содержится в количестве 20-30 мас.ч. на 100 мас.ч. полуфабриката эмали. Предложенная эмаль обеспечивает повышение стойкости к воздействию химически агрессивных сред, снижение токсичности лакокрасочного материала и улучшение физико-химических и защитных свойств самой эмали. 1 табл., 2 пр.

Эмаль для нанесения покрытий, полученная из состава, включающего полуфабрикат эмали и отвердитель аминного типа, в которой полуфабрикат эмали содержит раствор эпоксидной смолы в, по меньшей мере, одном органическом растворителе, и, по меньшей мере, один пигмент и наполнители, отличающаяся тем, что упомянутый состав выполнен двухкомпонентным, где первый компонент содержит суспензию пигментов и наполнителей в эпоксидных смолах, где в качестве второго компонента используется отвердитель аминного типа - изофрондиамин, имеющая следующий состав, мас.ч.:

смола эпоксидная 40-50 ксилол 8-3 диоксид кремния 1,0-2,0 наполнитель 36-23 пигмент 15-22,

отвердитель аминного типа с содержанием 20-30 на 100 мас.ч. полуфабриката эмали.