Композиция для защиты прокорродировавших металлических поверхностей

 

Изобретение относится к составам антикоррозионных покрытий холодной сушки и может быть использовано для защиты прокорродировавшей поверхности изделий и конструкций из черных металлов, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и бензине. Композиция содержит эпоксидную диановую смолу, пластификатор фталатного типа, пигменты, наполнитель, аминсодержащий отвердитель, комплексообразователь диоксибензольного типа, органический растворитель и модифицирующую добавку - фенилсодержащую полисилоксановую смолу, сополимер на основе винилхлорида и двуокись кремния. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет повысить защитные свойства покрытия на прокорродировавшем металле, расширить функциональные возможности композиций и повысить долговечность покрытий. 3 табл.

Изобретение относится к составам антикоррозионных покрытий холодной сушки и может быть использовано в нефтяной, газовой, энергетической, химической и других отраслях промышленности для защиты прокорродировавшей поверхности изделий и конструкций из черных металлов, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и бензине.

Известны водоразбавляемые и органорастворимые составы для грунтования прокорродировавших поверхностей на основе различных пленкообразующих, содержащих пигменты, наполнители и другие целевые добавки.

Грунтовка марки ВД-ВА-0112 ТУ 6-10-1234-99 (см. авторское свидетельство SU 329773 A, 1966 г.) содержит поливинилацетатную дисперсию, дибутилфталат, окись хрома, окись алюминия, красный железоокисный пигмент, воду и ортофосфорную кислоту. Грунтовки-модификаторы ржавчины марки ВД-КЧ-0184, Уникор-1 или Уникор-2 (см. авторское свидетельство SU 1019842 A, 1981 г.) базируются на использовании водных дисперсий синтетических полимеров (дивинилстирольных или бутадиеннитрильных латексов, поливинилацетатной дисперсии и др.), содержат пигменты и наполнители, а в качестве модифицирующей добавки содержат нитрилтриметилфосфоновую кислоту (НТФ) или ее соль, или смесь НТФ или ее соли с оксиэтилидендиметилфосфоновой кислотой (ОЭДФ) или ее солью. Грунтовка марки МС-0152 ТУ 6-10-1729-79 (см. авторское свидетельство SU 510496 A, 1976 г.) выполнена на основе стиромаля (сополимера стирола с малеиновой кислотой (ангидридом), она содержит пигменты, наполнитель, ортофосфорную кислоту и растворители.

Указанные грунтовки относительно быстро высыхают при обычных условиях (температура около 20^oC), но имеют недостаточно высокие защитные свойства вследствие повышенного водопоглощения, быстро разрушаются не только в воде и химически агрессивных средах, но и при использовании их в качестве самостоятельного покрытия в обычной атмосфере (например, для временного хранения металла).

Известна также серия грунтовок-модификаторов ржавчины на эпоксидной основе с более высокими защитными свойствами, чем перечисленные выше составы.

Известна композиция для защиты от коррозии влажных прокорродировавших поверхностей из нелегированной стали, раскрытая в авторском свидетельстве SU 1334703 A, опубл. 07.09.92 в БИ N 33 (см. ТУ 6-10-1692-86 "Грунтовка ЭП-0191"), которая содержит, мас.%: Эпоксидная диановая смола - 37,0 - 39,0 Дибутилфталат - 6,8 - 7,2 Фосфат титана - 1,2 - 1,8 Красный железоокисный пигмент - 1,3-1,9 Наполнитель - 28,5 - 30,0 Ацетилацетон - 0,4 - 0,6 Октадециламиновая соль метанитробензойной кислоты - 1,4 - 2,3 Основная углекислая медь - 0,1 - 0,2 Cмесь бензолсульфонатов метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов - 1,3 - 1,7
Растворитель - 16,8 - 20,3
Аминный отвердитель - 7,0 - 7,4
Описанная композиция предназначена для грунтования и защиты прокорродировавших объектов в подземных условиях с повышенной влажностью.

Грунтовка содержит в качестве пленкообразователя эпоксидную диановую смолу Э-40, она может быть нанесена на влажную ржавую поверхность и формировать покрытие в условиях повышенной влажности с хорошими защитными свойствами. Однако ее применение в качестве самостоятельного покрытия в условиях открытой атмосферы не рекомендуется вследствие быстрого разрушения эпоксидной смолы при воздействии ультрафиолета солнечных лучей.

Известна также композиция, раскрытая в авторском свидетельстве SU 895073 A, опубл. 1980 г. , кл. МПК C 09 D 5/08, C 09 D 5/12, C 09 D 3/58, C 08 L 63/02 (см. ТУ 6-10-1858-82 "Грунтовка ЭП-0180"), включающая в себя эпоксидную диановую смолу, пластификатор фталатного типа (дибутилфталат), пигменты, наполнитель, аминсодержащий отвердитель, комплексообразователь диоксибензольного типа (пирокатехин), органические растворители и модифицирующую добавку (3-диэтиламиноэпоксипропан-1,2 или кислый эфир алкенилянтарного ангидрида и оксиэтилированного алкилфенола), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола - 32,8 - 41,5
Дибутилфталат - 3,3 - 7,4
Пигменты - 2,5 - 7,4
Наполнитель - 18,4 - 35,6
Аминный отвердитель - 6,2 - 7,8
Пирокатехин - 0,3 - 0,5
Модифицирующая добавка - 0,3 - 4,6
Растворители - 12,4 - 18,9
Описанная композиция предназначена для применения в комплексных системах химически стойких лакокрасочных покрытий для грунтования прокорродировавших поверхностей черных металлов, подвергающихся воздействию промышленной атмосферы, содержащей агрессивные газы и пары, либо кратковременному обливу кислотами и щелочами. Однако в качестве самостоятельного покрытия она недостаточно стойка в условиях открытой атмосферы различных климатических зон, во влажных условиях, химически агрессивных средах и бензине.

Указанная композиция принята за прототип изобретения.

Два последних аналога при нанесении по прокорродировавшему металлу обладают более высокими защитными свойствами по сравнению с описанными выше грунтовками. Но при этом указанные эпоксидные грунтовки-модификаторы ржавчины отверждаются при 20^oC в течение не менее 24 ч, а отверждение при пониженных температурах занимает еще большее время (в кн. "Покрытия лакокрасочные для противокоррозионной защиты внутренних поверхностей топливохранилищ в районах с холодным климатом. Технические требования", НИИТЭХИМ, Черкассы, 1988 г., указано, что грунтовка ЭП-0180 требует не менее 7 сут (168 ч) для высыхания при использовании в качестве промежуточного слоя при средней температуре около 5^oC.

Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в обеспечении возможности использования композиции в широком спектре воздействующих на покрытие факторов, таких как неблагоприятные атмосферные условия различных климатических зон, повышенная влажность, химически агрессивные среды и бензин, а также пригодных к нанесению в неблагоприятных погодных условиях (пониженная температура, повышенная влажность).

Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, состоит в повышении защитных свойств покрытия на прокорродировавшем металле, в расширении функциональных возможностей композиции за счет сочетания в ней свойств модификатора ржавчины, грунтовочного и покрывного материала, а также за счет обеспечения возможности использования композиции в неблагоприятных погодных условиях при проведении ремонта металлоконструкций и оборудования.

Композиция для нанесения на прокорродировавшие поверхности, обеспечивающая в соответствии с настоящим изобретением достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, может быть охарактеризована следующей совокупностью признаков.

Композиция содержит эпоксидную диановую смолу, пластификатор фталатного типа, пигменты, наполнитель, аминсодержащий отвердитель, комплексообразователь диоксибензольного типа, органический растворитель и модифицирующую добавку. При этом согласно изобретению в качестве модифицирующей добавки композиция содержит фенилсодержащую полисилоксановую смолу, сополимер на основе винилхлорида и двуокись кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола - 15,0 - 27,0
Пластификатор фталатного типа - 2,5 - 8,0
Пигменты - 2,0 - 22,0
Наполнитель - 10,0 - 26,0
Аминсодержащий отвердитель - 2,2 - 7,8
Комплексообразователь диоксибензольного типа - 0,1 - 0,5
Фенилсодержащая полисилоксановая смола - 2,0 - 7,0
Сополимер на основе винилхлорида - 3,0 - 5,0
Двуокись кремния - 0,2 - 1,0
Органический растворитель - 20,0 - 38,0
В качестве наполнителя, например, используют тальк, микротальк, барит и др.

В качестве пластификатора фталатного типа композиция содержит дибутилфталат или диоктилфталат и другие из этого ряда.

В качестве аминсодержащего отвердителя композиция содержит н-крезилэтилендиамин или диэтилентриамин или полиэтиленполиамин и другие из этого ряда. Применение любого из этих отвердителей обеспечивает получение одного и того же технического результата.

В качестве комплексообразователя диоксибензольного типа композиция содержит пирокатехин, резорцин, алкилрезорцин и другие, которые содержат по две гидроксильные группировки у бензольного кольца и могут быть названы диоксибензолами.

Композиция содержит органические растворители (любой из Р-4, Р-5, 646 или их аналоги). Применение любого из этих растворителей или их аналогов в пределах указанного в рецептурной части формулы соотношения компонентов, обеспечивает получение одного и того же технического результата.

Растворитель Р-4 содержит, мас.%: бутилацетат - 12; ацетон - 26; толуол - 6.

Растворитель Р-5 содержит, мас.%: бутилацетат - 30; ацетон - 30; ксилол - 40.

Растворитель 646 содержит, мас.%: бутилацетат - 10; этилцеллозольв - 8; ацетон - 7; бутиловый спирт - 15; этиловый спирт - 10; толуол - 50.

В качестве фенилсодержащей полисилоксановой смолы композиция содержит полифенилсилоксановую, полиметилфенилсилоксановую, полифенилизобутоксисилоксановую, полиметилфенилизобутоксисилоксановую или другую полисилоксановую смолу, содержащую фенильную группировку и другие из этого ряда.

В качестве сополимера на основе винилхлорида композиция содержит любой из сополимеров винилхлорида: сополимер винилхлорида с винилацетатом, сополимер винилхлорида с винилацетатом омыленный, сополимер винилхлорида с винилацетатом и малеиновой кислотой, сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом и другие этого типа.

Введение модифицирующей добавки, состоящей из фенилсодержащей полисилоксановой смолы, сополимера на основе винилхлорида и двуокиси кремния в оптимальных соотношениях, установленных опытным путем, в совокупности обеспечивает синергетический эффект, проявляющийся в повышении количественных показателей защитных свойств в сравнении с показателями прототипа и других известных композиций для обработки прокорродировавшего металла.

Возможность осуществления заявленного изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием конкретных примеров реализации композиции для нанесения на прокорродировавшие поверхности, выполненных в соответствии с настоящим изобретением.

Технология приготовления композиции по изобретению заключается в следующем. Все компоненты кроме отвердителя загружают в шаровую мельницу и перетирают с фарфоровыми шарами в течение 32-48 ч. Полученную композицию соединяют с отвердителем и наносят на прокорродировавшую поверхность методом пневматического или безвоздушного распыления (допускается нанесение кистью). Отвержение покрытия проводится при температуре окружающей среды (предпочтительно не ниже 0^oC). Конкретные варианты составов заявленной композиции представлены в табл. 1.

Для сравнительных испытаний различных вариантов состава композиции использовали образцы из стали марки Ст.3 размером 50х150х1 мм, покрытые равномерным плотно сцепленным с подложкой слоем продуктов коррозии. Толщина слоя ржавчины составляла 35-60 мкм. Ржавчина была получена в результате экспонирования образцов в атмосферных условиях в течение 6 мес.

Для измерения адгезии на прокорродировавшие образцы наносили однослойное покрытие из композиций, составы которых приведены в табл. 1, и из известных ранее композиций, в том числе композиции, принятой за прототип. Адгезию проверяли методом решетчатого надреза в соответствии с ГОСТ 15140.

Для определения времени высыхания на прокорродировавшие образцы при температуре 0, 10 и 20^oC наносили однослойное покрытие из композиций по табл. 1 и из известных ранее композиций и проводили их отверждение при указанных температурах, определяя время высыхания покрытия до степени 3 по ГОСТ 19007.

Для сравнительных испытаний в дистиллированной воде, 5%-ных растворах NaOH и H₂SO₄, бензине и для ускоренных климатических испытаний на прокорродировавшие образцы наносили двухслойное покрытие из композиций по табл. 1 и из известных ранее композиций.

Устойчивость в воде, в агрессивных средах и бензине определялась при полном погружении прокорродировавших образцов с нанесенным на них покрытием в соответствующие среды (метод 1 по ГОСТ 9.403) путем визуального наблюдения за состоянием покрытий и его оценкой в соответствии с ГОСТ 9.407 (при этом отмечалось время появления признаков разрушения покрытия: пузырей, точек коррозии, отслаивания и время полного разрушения покрытия).

Ускоренные климатические испытания проводились в соответствии с ГОСТ 9.401 по циклам:
- УХЛ1 (метод 6) - холодный и умеренно-холодный климат (промышленная атмосфера - II категория размещения по ГОСТ 15150),
- Т1 (метод 7) - тропический климат (промышленная атмосфера - II категория размещения по ГОСТ 15150);
- ОМ 1 (метод 10) - морской умеренно-холодный и тропический климат (III категория размещения по ГОСТ 15150).

Стойкость покрытий при ускоренных климатических испытаниях определяется путем визуального наблюдения за состоянием покрытий в установленные ГОСТ 9.401 сроки от начала испытаний (на 1, 3, 5, 10, 15, 20, 30 и т.д. циклов испытаний) и оценкой состояния покрытий по ГОСТ 9.407.

Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 2 и 3. Данные таблиц показывают, что по времени высыхания при 20^oC, адгезии и защитным свойствам предлагаемая композиция превосходит все известные композиции. В то же время заявляемая композиция отличается большей универсальностью, поскольку способна отверждаться в неблагоприятных условиях (вплоть до 0^oC), и, проявляя высокие защитные свойства на прокорродировавшем металле при испытаниях в воде, существенно превосходит известные композиции по стойкости в бензине, щелочных и кислых средах, а также по стойкости в холодном, тропическом и влажном морском климате.

Более высокие защитные свойства предлагаемой композиции позволяют обеспечить более высокую долговечность покрытий на прокорродировавшем металле в различных климатических зонах, во влажных, в химически агрессивных условиях и в бензине. Это позволяет рекомендовать ее для надежной защиты крупногабаритных мостовых, ограждающих и специальных конструкций, топливохранилищ, трубопроводов и других изделий и оборудования (в том числе при неблагоприятных погодных условиях) в нефтяной, газовой, энергетической, химической и других отраслях промышленности.

Описанные примеры выполнения композиции для нанесения на прокорродировавшие поверхности и представленные результаты испытаний доказывают возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывают всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенной в формуле изобретения.

Формула изобретения

Композиция для нанесения на прокорродировавшие поверхности, содержащая эпоксидную диановую смолу, пластификатор фталатного типа, пигменты, наполнитель, аминсодержащий отвердитель, комплексообразователь диоксибензольного типа, органический растворитель и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит фенилсодержащую полисилоксановую смолу, сополимер на основе винилхлорида и двуокись кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола - 15,0 - 27,0
Пластификатор фталатного типа - 2,5 - 8,0
Пигменты - 2,0 - 22,0
Наполнитель - 10,0 - 26,0
Аминсодержащий отвердитель - 2,2 - 7,8
Комплексообразователь диоксибензольного типа - 0,1 - 0,5
Фенилсодержащая полисилоксановая смола - 2,0 - 7,0
Сополимер на основе винилхлорида - 3,0 - 5,0
Двуокись кремния - 0,2 - 1,0
Органический растворитель - 20,0 - 38,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4