Полиуретановая композиция для защитных покрытий

 

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе полиуретанов и может быть использовано для получения пленкообразующих покрытий холодной сушки для антикоррозионной защиты оборудования из черной стали, особенно в нефтедобывающей промышленности. Композиция включает полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат. Для повышения химической стойкости покрытия композиция дополнительно содержит инденкумароновую смолу, тальк. 1 табл.

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на основе полиуретанов и может быть использовано для получения пленкообразующих покрытий холодной сушки для антикоррозионной защиты оборудования из черной стали, особенно в нефтедобывающей промышленности и теплоэнергетике, а также защиты изделий из бетона, дерева и других материалов.

Известна полиуретановая композиция для покрытий холодной сушки, включающая полиизоцианатный аддукт, простой полиэфиргликоль, тетраэтоксисилан, триметилолпропан, пигмент и растворитель (авт. свид. СССР 525733, кл. C 09 D 175/08, 1974 г.).

Такое покрытие имеет недостаточную эластичность и кислотостойкость.

Известна композиция для покрытий, включающая полиизоцианатный аддукт, олигооксипропиленгликоль, триметилолпропан, пигмент и растворитель (авт. свид. СССР 1818332, кл. C 09 D 175/08, 1990 г.).

Такая композиция имеет повышенную кислотостойкость за счет того, что полиизоцианатный аддукт представляет собой 70%-ный раствор преполимера на основе толуилендиизоцианата 65/35, глицерина и диэтиленгликоля при соотношении NCO: OH, равном (1,67-2,0): 1, в этилацетате с массовой долей изоцианатных групп не менее 10%.

Однако такая композиция имеет невысокую атмосфероводостойкость.

Наиболее близкой к заявляемой и принятой в качестве прототипа является полиуретановая композиция для защитных покрытий, включающая полиоксипропилентриол молекулярной массы (MM) 3000. . . 5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат (пат. РФ 2073053, МПК⁶ C 09 D 175/08, 1993 г.).

Такая композиция имеет недостаточно высокую химическую стойкость, в частности, к действию сопутствующих вод при нефтедобыче, что связано с наличием в последних наряду со значительным количеством ионов SO₄ ^--, Сl^-, К⁺, Na⁺, агрессивного сероводорода, ухудшающих адгезию покрытия к защищаемому материалу и снижающих эффективность использования композиции для защиты трубопроводного и емкостного оборудования при добыче и транспортировке сырой нефти.

Задачей изобретения является повышение химической стойкости покрытия, в частности, к действию сопутствующих вод при нефтедобыче.

Поставленная задача решается за счет того, что полиуретановая композиция для защитных покрытий, включающая полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500...5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат, дополнительно содержит инденкумароновую смолу, тальк при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: Полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500...5000 - 100 Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата - 100-150 Этилацетат - 150-200 Инденкумароновая смола - 25-35 Тальк - 35-40 Качественный и количественный состав предлагаемой композиции позволяет повысить химстойкость (снизить набухание) пленочного покрытия в среде разбавленных кислот, щелочей и агрессивных пластовых вод нефтяных месторождений.

Технический результат изобретения неочевиден, т.к. достигается при введении в композицию новых компонентов - инденкумароновой смолы и талька только при заявляемом соотношении компонентов.

Композиция наносится на защищаемую поверхность после ее подготовки (песко- или дробеструйная обработка, обезжиривание металлической бетонной или деревянной поверхности) кистью или распылением и отверждается влагой воздуха при температуре окружающей среды в течение 12-24 часов. Для обеспечения надежной химзащиты наносится 3-5 слоев композиции толщиной 150-250 мкм.

Для получения композиции использовались следующие материалы: Лапрол 4503 - ТУ 2226-016-10488057-94 Лапрол 5003 - ТУ 2226-023-10488057-94 Полиизоцианат - ТУ 113-03-38-106-90
Инденкумароновая смол - ТУ 14-6-72-89
Тальк - ГОСТ 21235-75
Изобретение иллюстрируется примерами. Состав и свойства композиций приведены в таблице.

Пример 1 (по прототипу). Полиоксипропилентриол ММ 5000 "Лапрол 5003", этилацетат загружали в емкость с мешалкой, перемешивали и вводили полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки "Суризон", перемешивали в течение 3-х часов до содержания NCO-групп не менее 10%. Композицию наносили на подготовленную поверхность.

Примеры 2-12. В реактор с мешалкой и обратным холодильником компоненты загружали в массовом соотношении, приведенном в таблице.

Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и этилацетат, перемешивали до получения однородного раствора, загружали полиоксипропилентриол, поднимали температуру до (70±5)^oС и выдерживали реакционную смесь не менее 3-х часов до массовой доли NCO-групп в смеси 9-11%. Температуру смеси снижали до (40±5)^oС, вводили 50%-ный раствор инденкумароновой смолы в этилацетате, перемешивали 15-30 минут и разбавляли этилацетатом до массовой доли сухого остатка 70-75%, затем вводили навеску талька и перемешивали 20-30 минут.

Композицию наносили на подготовленную поверхность.

В примерах 9 и 10 использовали Лапрол 4503 (ММ4500).

Одним из основных факторов, обеспечивающих химическую стойкость покрытия, является его стойкость к диффузионной проницаемости воды и жидких агрессивных сред (растворов кислот, щелочей, солей и др.). Оценку этого фактора проводили по набуханию свободных пленок отвержденного покрытия толщиной 30-40 мкм и массой 0,3-0,5 г. Пленки погружали в соответствующие агрессивные среды и выдерживали при температуре 20±2^oС. Через определенные промежутки времени образцы вынимали, просушивали фильтровальной бумагой и взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Операцию извлечения и взвешивания повторяли до тех пор, пока при двух последних взвешиваниях не достигался одинаковый привес пленки. Набухание Х (%) рассчитывали по формуле:
X=(m₂-m₁)100/m₁,
где m₂ - масса пленки после выдержки в агрессивной среде, г.,
m₁ - масса пленки до испытания.

Химстойкость определяли в среде 5%-ных водных растворов соляной, серной кислот, едкого натра, а также пластовых вод нефтяного месторождения, характеризующихся следующими показателями:
Плотность, кг/м³ - 1126
Общая минерализация, мг/л - 93300
Содержание ионов, мг/л НСО₃ ^- - 159
SO₄ ^-- - 134
Сl^- - 56780
K⁺, Na⁺ - 10888
Са⁺⁺ - 1748
Содержание H₂S - 1,51 мг/л, СО₂ - 87,8 мг/л.

Как видно из таблицы, максимальный положительный эффект (повышение химической стойкости в 1,8-2,5 раза достигается только при введении компонентов в указанных массовых соотношениях (примеры 3, 5, 6, 9, 11)). Отклонение от предлагаемого состава в сторону уменьшения массовой доли инденкумароновой смолы и талька (пример 8) приводят к ухудшению химстойкости покрытия в 5%-ных водных растворах НСl, H₂SО₄, NaOH. Уменьшение количества полиизоцианата до 80 мас. ч., талька до 30 (пример 2), увеличение массовой доли полиизоцианата (пример 4), инденкумароновой смолы (пример 7), этилацетата (пример 10), талька (пример 12) также или в меньшей степени улучшают свойства покрытия, а посему нецелесообразно.

Таким образом, предлагаемая композиция для защитного покрытия обладает повышенной химической стойкостью, что проявляется в снижении набухания пленочного покрытия в среде разбавленных кислот, щелочей и агрессивных пластовых вод нефтяных месторождений.

Формула изобретения

Полиуретановая композиция для защитных покрытий, включающая полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит инденкумароновую смолу, тальк при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Полиоксипропилентриол молекулярной массы 4500-5000 - 100
Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенил- метандиизоцианата - 100-150
Этилацетат - 150-200
Инденкумароновая смола - 25-35
Тальк - 35-40

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.12.2006

Извещение опубликовано: 20.01.2008        БИ: 02/2008

---