ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ВОДОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ Советский патент 1995 года по МПК C09D133/10 C09D5/08 

Изобретение относится к полимерным композициям материалам, используемым для защиты от коррозии установок для десульфурации дымовых газов, днищ и винтов судов, железобетонных конструкций, сварных швов труб, кроме того, может найти применение для подводно-технических ремонтных работ и в технологических процессах, выполняемых в полевых условиях.

Цель изобретения - повышение термохимстойкости и адгезионной прочности композиции.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция холодного отверждения для водостойких покрытий, содержащая в качестве полимерного связующего раствор полибутилметакрилата в смеси растворителей метилового и бутилового эфиров метакриловой кислоты, в качестве модификатора - продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом, в качестве отвердителя - редокс систему: перекись бензоила - диметиланилин, в качестве наполнителя - аэросил, согласно предлагаемому решению содержит в качестве наполнителя - активированную базальтовую чешую. При этом соотношение компонентов другое, мас.ч.: Полибутилметакрилат 70-200 Метилметакрилат 100-350 Бутилметакрилат 5-25 Продукт взаимодей- ствия аллилового спирта с толуиленди- изоцианатом 20-45 Диметиланилин 1-8 Перекись бензоила 5-15 Активированная ба- зальтовая чешуя 10-800
В процессе нагрева базальтовой чешуи происходит качественное изменение структуры исходной базальтовой чешуи: полный переход FeO в Fe₂O₃, т.е. появляются новые фазы происходит "выгорание" основной матрицы вещества базальтовой чешуи и последняя обогащается железистыми соединениями: происходит переход FeO в Fe₂O₃. Известно, что FeO (3) активно взаимодействует с водой и при эксплуатации покрытие, содержащее не термообработанное базальтовые чешуйки, будет интенсивно разрушаться под воздействием водных растворов кислот и щелочей.

Кроме того, термообработка приводит к упорядочению структуры в базальтовой чешуе, уменьшение внутренних напряжений. Известно, что Fe⁺³ является активным адсорбционным центром, способным к физико-химическому взаимодействию с компонентами полимерного связующего.

Упорядоченная структура, отсутствие внутренних напряжений и наличие химически активных центров в активированной базальтовой чешуе способствует повышению хим. -термостойкости и адгезионной прочности полимерной композиции.

Кроме того, под влиянием редокс-системы в полимерной матрице, состоящей из олигомеров и мономеров, образуются реакционно-способные макрорадикалы.

В процессе полимеризации такой композиции реакционноспособные макрорадикалы алифатических винильных мономеров, метил-, бутилметакрилат полимерного связующего вступают в химическое взаимодействие с активными зонами активированной базальтовой чешуи, в результате чего образуются сложная топологическая структура, состоящая из линейных блоков полиакрилатов с центрами полимеризации на поверхности активированных базальтовых чешуек. Как известно, пространственные трехмерные структуры полимерных наполненных композиций обладают высокой хим- и термостойкостью. Таким образом, химическое и физико-химическое взаимодействие между активированными базальтовыми чешуйками и макромолекулами метил- и бутилметакрилата обеспечивает повышение термостойкости полимерной композиции, ее устойчивости к агрессивным средам химстойкости.

Для экспериментальной проверки заявляемой композиции были приготовлены девять образцов предлагаемого состава согласно табл. 1.

Пример приготовления полимерной композиции.

Берут 100 мас.ч. метилметакрилата и смешивают с 5 мас.ч. бутилметакрилата, к этой смеси прибавляют 70 мас.ч. полибутилметакрилата. Растворение полибутилметакрилата проводят при постоянном перемешивании при комнатной температуре, до его полного растворения. К этой смеси при перемешивании добавляют 1 мас.ч. диметиланилина. Таким образом, приготовляем основу для полимерной композиции (эта основа может сохраняться 5-6 мес.). К приготовленной основе добавляют при перемешивании продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом в количестве 20 мас.ч., далее вводят в композицию 10 мас. ч. активированной базальтовой чешуи и снова композицию с введенным наполнителем перемешивают. В последнюю очередь вводят в композицию перекись бензоила в количестве 5 мас.ч. и снова все перемешивают. Аналогичным образом были приготовлены остальные семь составов по предлагаемому техническому решению и один по прототипу. Приготовленные составы композиции наносят на стальные пластины, которые были предварительно пропескоструены и обезжирены.

На остальную пластину композицию наносят кистью или шпателем. Время отверждения композиции 3-4 ч (при комнатной температуре) и не требуется энергоемкое смесительное оборудование. Для приготовления композиции применялись такие ингредиенты: полибутилметакрилат (ТУ 6-01-358-75), метиловый эфир метакриловой кислоты (ГОСТ 20370-74), бутиловый эфир метакриловой кислоты (ГОСТ 16756-71), диметиланилин (ГОСТ 2168-83), аэросил (ТУ 6-18-185-79), толуилендиизоцианат (ТУ 113-03-340-84), аллиловый спирт (ТК 6-01-1033-75), аллиловый спирт и толуилендиизоцианат берут в соотношении 1:10), перекись бензоила (ГОСТ 14888-78), базальтовая чешуя (ТУ 130-15-001-90).

Активированная базальтовая чешуя получена путем нагрева в муфельной печи при 680-900^оС в течение 10-20 мин базальтовой чешуи, получаемой согласно ТУ 130-15-001-90. Активированная базальтовая чешуя в результате термообработки характеризуется следующими показателями: плотность 2,2-3 г/см³ толщиной 3 мкм и размером 100-2000 мкм, термостойкость до 900^оС и наличием кристаллической фазы.

Подготовленные вышеописанным способом образцы с нанесенной композицией были подвергнуты испытаниям, результаты которых приведены в табл. 2.

Термостойкость композиции определяли на дериватографе системы Паулик-Эрдей-Паулик при скорости нагрева 6 град/мин.

Адгезионную прочность композиции к защищаемой стальной поверхности в химических средах (серной кислоте, едкой щелочи) определяли по ГОСТ 14760-69.

Температура текучести полимерной композиции определяли на приборе, позволяющем на образце толщиной 3 мм, находящемся под нагрузкой 750 кг/см², фиксировать углубление индектора - иглы в зависимости от температуры.

Как видно из табл. 1 и 2, оптимальное содержание наполнителя - активированной базальтовой чешуи в композиции составляет 200-300 мас.ч. При этом по сравнению с прототипом химическая стойкость к воздействию кислот и щелочей возросло в 2-4 раза, адгезионная прочность - в 3,5 раза, термостойкость - в 1,8 раза. Введение в состав композиции активированной базальтовой чешуи ниже 10 мас.ч. не позволяет повысить эти свойства, так как такое количество наполнителя недостаточно (мало активных центров на поверхности наполнителя) для данного объема полимерной матрицы.

При введении активированной базальтовой чешуи в композицию более 800 мас.ч. неэффективно, так как приводит к образованию когезионно-малопрочного граничного слоя в полимерной матрице, также необоснованно большому расходу материала наполнителя.

Анализ результатов испытаний свойств полимерной композиции холодного отверждения для водостойких покрытий позволяет заключить, что применение композиции в качестве защитного конструкционного материала позволяет повысить эффективность защиты технологического оборудования, трубопроводов, работающих в условиях повышенных температур и агрессивных сред, а также удлинить срок службы защищаемого оборудования.

Использование для защиты от коррозии установок для десульфурации дымовых газов, днищ и винтов судов, железобетонных конструкций и т.д. Сущность изобретения композиция содержит полибутилметакрилат 70 - 200 ч., метилметакрилат 100 - 350 ч., бутилметакрилат 5 - 425, продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом 20 - 45 ч., диметиланилин 1 - 8 ч. перекись бензоила 5 - 15 г. активированную базальтовую чешую 10 - 800 ч. К смеси метилметакрилата, бутилметакрилата и полибутиленметакрилата добавляют диметиланил, затем продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом, активированную базальтовую чешую и перемешивают. Состав наносят кистью или шпателем. Время полного отверждения 10 дней. Характеристика покрытия: адгезионная прочность через 6 мес. в 30% NaOH 12,8 - 17,9 МПа. через 6 мес. в H₂SO₄ 18,5 - 20,1 МПа. 2 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ВОДОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ, включающая полибутилметакрилат, метилметакрилат, бутилметакрилат, продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом, диметиланилин, перекись бензоила и наполнитель, отличающаяся тем, что композиция в качестве наполнителя содержит активированную базальтовую чешую при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полибутилметакрилат - 70 - 200
Метилметакрилат - 100 - 350
Бутилметакрилат - 5 - 25
Продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендии
зоцианатом - 20 - 45
Диметиланилин - 1 - 8
Перекись бензоила - 5 - 15
Активированная базальтовая чешуя - 10 - 800