Способ защиты поверхностей от коррозионных веществ и продукт в виде строительного раствора для его осуществления

 

Изобретение относится к способу защиты поверхностей от коррозионных веществ. Способ заключается в том, что используют состав, содержащий ударопрочный полистирол, растворенный в соответствующем растворителе, предпочтительно в стироле, который смешивают из расчета 1 - 18 маc.ч. виниловой смолы или ненасыщенного полиэфира на 1 маc.ч. раствора полистирола, в присутствии ускорителей или катализаторов. Защитные покрытия, полученные данным способом, обеспечивают прочность к истиранию, сопротивление сжатию и растяжению. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к способу защиты поверхностей от коррозии путем обработки последних с помощью состава, придающего им высокую стойкость к коррозионным или агрессивным веществам, например к химическим веществам в форме жидкости, газа или дыма, в частности к сильным и слабым кислотам, щелочам, солям и т.д.

Такая защита может быть осуществлена в виде нанесения средства в разбавленном виде или в вязком состоянии без разбавителя или в форме связующего, вводимого в строительный раствор в смеси с песком, на поверхность бетона, асбоцемента, стали и т.д.

Известен способ защиты поверхностей от агрессивных воздействий, в том числе от коррозионного воздействия, путем нанесения защитных покрытий, в частности лакокрасочных покрытий, образуемых путем нанесения защитного средства главным образом в жидкой форме на обрабатываемую поверхность с последующим его отверждением и образованием защитной пленки, которая и создает защитный слой. (см. Рейбман. А.И. Защитные лакокрасочные покрытия. - Л.: Химия, 1982, с.78).

Однако отверждение защитного состава, которое обычно сопровождается явлением сшивки, приводит к усадке слоя, которая нарушает адгезию слоя к субстрату. Кроме того, различное термическое расширение и различная усадка защитного слоя и субстрата приводят к отслаиванию покрытия.

С другой стороны, из документа EP-A-294771 известен формовочный состав, содержащий 100 частей ненасыщенного полиэфира, 5-50 частей модифицированого полистирола, 30-50 частей стирола, 0,1-5 частей инициатора полимеризации и различные добавки, среди которых гидроксид алюминия, цемент и "неорганические гранулы". В этом документе говорится только о формовочных свойствах предлагаемого состава.

Защитные покрытия должны отвечать многочисленным требованиям, предъявляемым потребителями, в частности в отношении механических свойств, таких как сопротивление сжатию, растяжению, прочность к истиранию и т.д., а также в отношении термостойкости, соотношения сухого вещества и растворителя, срока службы и соотношения между ценой и качеством. Необходимо также обеспечить легкость нанесения покрытия, учитывая жесткие условия температуры окружающей среды и относительной влажности атмосферы, снизить риск и опасность при нанесении защитного средства.

Задачей изобретения является разработка способа защиты поверхностей от коррозионных воздействий и средства для его осуществления, в частности от химических реактивов, таких как щелочи, кислоты, которые отвечали бы указанным требованиям. Речь может идти, в частности, о внешних и внутренних поверхностях цистерн и резервуаров из бетона и стали, которые обычно используют в химической промышленности. Однако могут быть предусмотрены и другие области применения, такие как защита зданий.

Таким образом, изобретение относится к способу защиты поверхности от коррозионных веществ путем нанесения защитного средства, в качестве которого используют состав, образованный полистиролом типа ударопрочного полистирола, растворенным в стироле, который смешан с виниловой смолой или ненасыщенным полиэфиром из расчета от 1 до 18 вес. частей виниловой смолы или ненасыщенного полиэфира на 1 вес. часть раствора полистирола в присутствии ускорителей или катализаторов.

Изобретение относится также к продукту в виде строительного раствора для защиты поверхностей от коррозионных веществ, который представляет собой смесь песка в количестве от 1 до 20 частей с 1 частью состава, образованного полистиролом типа ударопрочного полистирола, растворенным в стироле, к которому добавлена виниловая смола или ненасыщенный полиэфир из расчета от 1 до 18 вес. частей виниловой смолы или ненасыщенного полиэфира на 1 часть раствора полистирола в присутствии ускорителей или катализаторов.

Раствор полистирола в растворителе имеет предпочтительно такую концентрацию, чтобы получить соответствующую жидкотекучую консистенцию (сиропообразную). Предпочтительно соотношение полистирола/стирола составляет около 20/70.

Используют преимущественно катализаторы типа органических окисей, таких как пероксид метил-этил-кетона (ПМЕК), которые хорошо растворимы в стироле и в большинстве других растворителей, предусматриваемых данным изобретением.

Полистирол в этих условиях связывается со свободными радикалами виниловой смолы, образуя длинные цепи, которые служат арматурой в матрице, образованной базовыми смолами, что приводит к тому, что сшивка при отверждении практически отсутствует или по крайней мере пренебрежимо мала, например порядка 1%.

Кроме того, в этих условиях величина теплового расширения покрытия очень небольшая, практически близкая к этому показателю у бетона. Характеристики механической и химической стойкости, в случае воздействия агрессивных химических веществ, в частности имеющих кислотный или основный характер, оказываются также высокими.

Могут быть использованы многие имеющиеся в продаже полистиролы, в частности те, которые имеют более высокую ударную прочность и у которых среднечисловой молекулярный вес Mn составляет порядка 100000 - 250000, например полистирол 34400, тип HI.

Их растворяют предпочтительно в стироле до получения вязкого состояния, соответствующего консистенции сиропообразного вещества, и смешивают с виниловым полимером или с ненасыщенным полиэфиром. Эти последние соединения предпочтительно представляет собой вещества, выбираемые из соединений: - полимеры типа полиэфирных, производных ортофталата или изофталата; - сложные полиэпоксивиниловые эфиры, в частности сложные поливиниловые эфиры на основе эпокси-новолака или эпокси-A-бисфенола или бромированного эпокси-A-бисфенола и модифицированный эпокси-каучук.

Вещества этого типа могут находиться в продаже в виде композиций под маркой DERAKANE® фирмы Дау. Речь идет, в частности, о марке DERAKANE® серии 470, 411, 441-400 и др. Смолы марки DERAKANE относятся к смолам типа "виниловый эфир-новолак" или "виниловый эфир-бисфенол-A." Количество катализатора зависит, в частности, от его природы, от количеств и весовых отношений вышеупомянутых компонентов. Оно может быть легко определено практиком несколькими ориентировочными испытаниями.

При осуществлении способа готовят "строительный раствор" и вводят в него добавку, такую как песок. В зависимости от природы добавляемого песка и от толщины наносимого слоя количество песка может изменяться от 1 до 20 частей, предпочтительно от 4 до 9 частей песка на 1 часть композиции согласно изобретению. Могут быть введены другие добавки, в частности добавки, происходящие от матированного стекла или хлопьевидные частицы стекла. Кроме того, возможно, но необязательно добавление некоторого количества гидравлического связующего или цемента.

Установлено, что когда используют сложный поливинил эфир, предварительно не обработанный согласно изобретению для получения противокислотного покрытия на цементном бетоне, то появляются огромные напряжения, с одной стороны, между существующим субстратом (бетон) и, с другой стороны, между слоем защитного поливинилэфирного покрытия, величины которых могут быть выражены следующим образом: - модуль E сложного поливинилового эфира после отверждения составляет приблизительно 300 Н/мм².

Если предположить, что усадка покрытия происходит после полного отверждения и что она заторможена в связи с прилипанием ее к субстрату бетона, теоретические напряжения, которые могут появляться, следующие: δ = εE δ = 0,08·300 = 240 H/мм². Это неизбежно влечет за собой расслаивание покрытия из сложного поливинилового эфира с необработанным субстратом.

Однако в действительности усадка происходит только в период между началом отверждения (т. е. при гелеобразовании) и моментом, когда достигают полного отверждения. Если предположить линейную зависимость между усадкой и модулем упругости, то напряжения порядка приблизительно 13,6 Н/мм² будут достигнуты в слое из сложного поливинилового эфира.

Если считать, что предел прочности на растяжение сложного поливинилового эфира составляет около 15 Н/мм², то оказывается, что величины порядка 13,6 Н/мм² очень близки к значению предела упругости.

И, наоборот, в случае композиции согласно изобретению усадка снижается максимально до 1%, что уменьшает напряжение при отверждении приблизительно до 1,9 Н/мм².

Кроме того, при отверждении количество остаточного стирола снижается до минимума, что на продолжительный срок гарантирует, в целом, очень большую стабильность покрытия по сравнению с классическими композициями.

Испытания на растяжение покрытий согласно изобретению, нанесенных на бетон, показывают, что разрыв субстрата бетона происходит систематически перед его покрытием. Следует отметить, что вследствие очень небольшого модуля упругости смолы на основе сложного винилового эфира целесообразно вводить в состав по изобретению подходящие наполнители в зависимости от покрываемого субстрата таким образом, чтобы конечный продукт имел модуль упругости, подобный его субстрату.

Ввиду того, что субстрат и покрытие имеют очень близкие или аналогичные показатели теплового расширения, и учитывая сильно пониженные напряжения усадки, обеспечивается прекрасная взаимная адгезия.

Для изделия согласно изобретению измерялись характеристики, представленные в табл.I.

Смола по изобретению может быть нанесена в виде покрытий на облицовки из монолитного бетона.

Нанесение осуществляют предпочтительно при следующих рабочих условиях; - температура рабочей зоны: более 5^oC - температура бетона или покрывающего материала: более 5^oC;
- относительная влажность: менее 70%;
- точка росы материала, подвергаемого обработке, должна быть соответствующей: 3^oC выше точки росы;
- рабочая поверхность должна быть сухой и свободной от пыли;
- загрязняющие вещества, такие как предыдущее покрытие, жиры, масла, воски и т.д., должны быть тщательно удалены;
- рекомендуется предварительно очистить поверхность с помощью пескоструйной обработки, выскабливания и т.д., удаляя все остаточные вещества.

Грунтовку можно легко осуществить любым подходящим способом, лопаткой, кистью, валиком или пульверизатором.

Смолу наносят затем предпочтительно на такую грунтовку методами, подходящими для ее консистенции. В частности, когда смола наносится в виде наполнителя из кварцевого песка и ингибитора пламени (тригидрат окиси алюминия), нанесение осуществляют мастерком при толщине слоя порядка 15 - 20 мм в зависимости от требуемой прочности.

Особенно рекомендуют наносить между грунтовкой и нанесенной смолой мат из стекловолокна 300 г/м². Стекловолокна представляют собой предпочтительно волокна длиной 50 мм произвольной ориентации. Целесообразно отжимать влажную смолу при помощи валика, чтобы пропитывать стекловолокно. Мат из стекловолокна наносят в форме последовательных параллельных полосок длиной 120 мм с перекрытиями порядка 50 мм на соединительных швах. В случае необходимости добавляют дополнительные количества смолы, чтобы полностью смачивать целиком стекловолокна. Когда все стекловолокна пропитаны, поверхность обрабатывают при помощи валика или другого инструмента, подходящего для удаления пузырьков воздуха.

В табл. II приведены различные механические свойства строительных растворов. Сравнение проводили, с одной стороны, на классическом портландцементе, на растворе из эпоксиполиамида с 4,5 частями песка и, с другой стороны, на строительном растворе согласно изобретению с 6 частями песка (соответственно колонки A, B и C).

Пример 1.

Смолу ДEPAKAH® 470 смешивают в соотношении 4 части смолы на 1 часть раствора полистирола в стироле в соотношении 20/70 (состав A). В процессе приготовления добавляют к ней из расчета 1,5-3% ускорителя (B) в виде 1% кобальта во фталатном пластификаторе или аминового ускорителя в виде 10%-ного диметиламина, диэтаноламина или диметилфталата. После перемешивания добавляют в смесь из расчета 2% отвердитель (C), который представляет собой катализатор типа перекиси бензоила, гидроперекиси кумола или другой вышеупомянутой перекиси метилэтилкетона.

Препарат можно непосредственно наносить любым соответствующим способом (валиком, кистью, ...) из расчета 350 г/м² на гладкую и чистую поверхность, например на бетонную стену, на грунт или же на емкость.

После периода сушки (отверждение) в течение одного часа на поверхность можно наносить строительный раствор.

Этот строительный раствор готовят следующим образом.

B смеситель типа Циклон или ВЕВА, содержащий смесь состава A с 2% отвердителя B, всыпают компонент C, образованный смесью промытого кислотой и сухого гранулята кварцевого песка, из расчета 1 часть смеси и 9 частей компонента C. Нанесение этого строительного раствора с заключительной полировкой осуществляют в соответствии с технологическими правилами до толщины, которая может достигать 10 мм при вертикальном нанесении.

Пример 2.

Состав A идентичен составу примера 1 за исключением того, что добавляют адекватное количество тиксотропного агента.

После высушивания в течение около одного часа строительный раствор готовят смешиванием одной части вышеупомянутой смеси A + B с 4 частями C.

Этот строительный раствор можно наносить при помощи мастерка или шпатели и полировальной пластины с получением толщины, достигающей 5 мм. Однако можно без труда осуществить выравнивание неровностей, достигающих приблизительно углублений 15 мм.

Можно на основании предложенной системы разрабатывать многочисленные составы, подходящие для различных применений. Для бетонной облицовки составы смол, предназначенные для горизонтального нанесения при толщине 15, 10 и 5 мм, могут представлять собой смесь смолы и кварцевого песка в весовом соотношении 1/9, 1/7 и 1/5.

При вертикальном нанесении с толщиной 5 мм рекомендуют соотношение 1/4.

Можно использовать также смесь смолы и стекловолокнистых материалов (мелкие пластинчатые кристаллики стекла или маты из стекловолокна или другие материалы) в соотношении 1/2, которое подходит для облицовки бетона и покрытия металла.

Формула изобретения

1. Способ защиты поверхности от коррозионных веществ путем нанесения на поверхность защитного средства, отличающийся тем, что в качестве защитного средства используют состав, образованный полистиролом, называемым ударопрочным полистиролом, растворенным в стироле, который смешан с виниловой смолой или ненасыщенным полиэфиром из расчета 1 - 18 вес.ч. виниловой смолы или ненасыщенного полиэфира на 1 вес.ч. раствора полистирола в присутствии ускорителей или катализаторов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что виниловую смолу или ненасыщенный полиэфир смешивают с раствором полистирола в количестве 4 вес.ч. на 1 ч. раствора.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что раствор полистирола в растворителе имеет такую концентрацию, чтобы получить сиропообразную консистенцию.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что соотношение полистирол/стирол составляет 20/70.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что используют состав, включающий органические оксиды, например пероксид метилэтилкетона.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что виниловую смолу выбирают из следующих составов, выпускаемых в продажу: смолы полиэфирного типа, представляющие собой производные ортофталата или изофталата; сложные полиэпоксивиниловые эфиры, в частности, сложные поливиниловые эфиры на основе эпоки-новолака или эпокси-бисфенола А или модифицированного эпокси-каучука.

7. Продукт в виде строительного раствора для защиты поверхностей от коррозионных веществ, отличающийся тем, что он представляет собой смесь песка в количестве 1 - 20 ч. с 1 ч. состава, образованного полистиролом, называемым ударопрочным стиролом, растворенным в стироле, к которому добавлена виниловая смола или ненасыщенный полиэфир из расчета 1 - 18 вес.ч. виниловой смолы или ненасыщенного полиэфира на 1 вес.ч. раствора полистирола в присутствии ускорителей или катализаторов.

8. Продукт по п.7, отличающийся тем, что он представляет собой смесь песка в количестве 4 - 9 ч. с 1 ч. указанного состава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3