Композиция для антикоррозионной защиты

Настоящее изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозионного покрытия на железобетон, бетон, кирпич и может быть использовано для антикоррозионной защиты бетонных перекрытий, крупногабаритных металлических емкостей, трубопроводов, бетонных перекрытий, кирпичных фундаментов, полов, животноводческих ферм, бассейнов, находящихся под воздействием атмосферных осадков, воздушных и водных сред. Кроме того, предлагаемое покрытие можно использовать для защиты воздуховодов, трубопроводов и других металлических конструкций в производственных зданиях, вблизи производственных предприятий, имеющих выбросы в атмосферу и способных вызывать коррозию. Поставленная задача решается тем, что в состав покрытия входит сополимер винилового эфира и метилметакрилата, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила, с последующим растворением его в толуоле, который после испарения покрывает поверхности защитной пленкой, предохраняющей от разрушения. 3 ил., 10 табл.

 

Изобретение относится к композициям для антикоррозионной защиты железобетонных поверхностей, многослойных панелей из бетона; кирпича и оштукатуренных поверхностей, полов в стойлах животных, находящихся под воздействием воздушных и водных агрессивных сред.

Особенно актуальна задача создания антикоррозионных покрытий для защиты железобетонных конструкций, балок, перекрытий на промышленных предприятиях, работающих с агрессивными средами, а так же для гидроизоляции сооружений от воздействия агрессивных вод с рН≥6.

Наиболее рациональным в этом случае являются покрытия на основе полимерных связующих, так как они обеспечивают простоту нанесения и долговечность покрытия.

Широко используются в качестве защитных и антикоррозионных средств, покрытия на основе акриловых полимеров и эпоксидных смол.

Известны:

1 - Патент 94035362, кл. C 09 D 123/34, 157/02, 5/08.

2 - А.С. 1473326 (13) С, кл. C 09 D 175/06, 5/08.

3 - Патент 94003348, кл. C 09 D 195/00.

4 - А.С. 1831871, кл. С 09 D 5/08, 127/18.

5 - А.С. 2010828, кл. C 09 D 195/00.

Антикоррозионные покрытия на основе метилметакрилата, перхлорвиниловой смолы, полибутилметакрилата и композиции из обессеренного битума и эпоксидной смолы, для защиты от коррозии железобетонных конструкций, для защиты бассейнов, полов на животноводческих комплексах, а так же в качестве строительных изоляционных материалов.

Покрытия на основе обессеренного битума с остаточным содержанием серы 0,3-0,6 мас.%, в расчете на 100 мас.ч. исходного битума, 25-31% наполнителя и эпоксидной смолы 5-9 мас.%. Недостатком этого покрытия является низкая морозостойкость, растрескивание при перепадах температур, дороговизна, повышенная трудность при нанесении покрытия, большой расход (500 г на 1 м²) и время отверждения около 2 часов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является антикоррозионная композиция, включающая метилметакрилат, полибутилметакрилат, полиизоцианат, перекись водорода, перхлорвиниловая смола, дивинилбензол, амин, базальтовая чешуя [А.С. 1831871, кл. C 09 D 5/00, 127/48, 5/08. Ефанова В.В., Петухов Н.П.], состав наносится специальным приспособлением.

Предложенная авторами композиция имеет сложный состав, недостаточную коррозионную стойкость, низкую морозостойкость, длительный период высыхания (отверждения) [10 дней], дорогой наполнитель - базальтовая чешуя и как следствие повышенный расход на 1 м² и дороговизна.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости, повышение морозостойкости, снижение периода высыхания, уменьшение расхода покрытия на 1 м² и упрощение технологии нанесения покрытия, снижение стоимости покрытия.

Данный технический результат достигается тем, что антикоррозионная композиция в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, полученный сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением сополимера в толуоле при следующем соотношении компонентов:

Сополимер метилметакрилата и винилбутилового эфира 15-25 мас.%.

Толуол - остальное.

Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:(3-6) в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его (сополимера) в толуоле.

Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:3 в присутствии катализатора: азобисизобутиронитрила. После вызревания и отдувки непрореагировавших мономеров, сополимер в количестве 15-25 мас.% растворяют в толуоле и расфасовывают в тару. Анализ вязкости проводился на вискозиметре ВЗ-3.

Готовый толуольный раствор сополимера наносится на бетонные, кирпичные, железобетонные поверхности распылением или кистью. Период высыхания 20-30 мин, 15-25 мас.% толуольный раствор сополимера - прозрачная однородная жидкость без механических примесей.

Нанесение покрытия на бетон и кирпич осуществлялось покрытием кистью, с последующим высушиванием, а металлических трубных - путем окунания в раствор.

Испытания проводились в следующих средах:

- 3 мас.% водный раствор NaOH,

- 3 мас.% водный раствор Н₂SO₄,

- хозвода рН≥6÷8.

Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором, содержащим 15 мас.% сополимера ВБМ в толуоле равнялось 0,000078 м.

Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором 25 мас.% сополимера в толуоле равнялась 0,0001 м. Бесцветного до светло-желтого цвета. Условная вязкость 40-60 сСт. Плотность пленки по маятниковому прибору М-3 0,5 условных единиц.

Массовая доля нелетучих - 15-25 мас.%. Обладает высокой адгезией к металлическим поверхностям, бетонным, железобетонным кирпичным поверхностям, равной 1-2 балла. В нем хорошо растворяются различные пигменты, что придает покрытию любой цвет.

Испытания образцов, покрытых раствором сополимера ВБМ, проводились весовым методом по ГОСТ 7025-78. Нанесение покрытий на образцы бетона размером 70×70×70 мм и на образцы кирпича размером 125×250×75 мм на образцы трубы d 25×2,5, l=50 мм.

Толщина покрытия при числе слоев n=3 15 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00011 м.

Толщина покрытия при числе слоев n=3 25 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00017 м.

Для сравнения брались образцы без покрытия и образцы, покрытые раствором сополимера.

Недостатками прототипа являются:

1. Низкая морозостойкость покрытия. Количество циклов замораживания у прототипа - 30.

2. Гидрофильность покрытия по отношению к влаге больше в 3-4 раза.

3. Период высыхания на воздухе 10 дней.

4. Отверждение осуществляется только при комнатной температуре 3-4 часа.

5. Аминосоединения (амин, диэтаноламинмалеинат, диметиламин) - вредные соединения, обладающие канцерогенными свойствами.

6. Из-за наличия базальтового наполнителя поверхность после покрытия шероховатая и имеет темный цвет.

7. Необходимы специальные устройства для нанесения покрытия.

Достоинства композиции защитного покрытия железобетона, бетона, кирпича, отштукатуренных поверхностей по сравнению с прототипом:

1. Стойкость бетона, кирпича, отштукатуренной поверхности благодаря покрытию повышается на 5-6 баллов.

2. Морозостойкость покрытия в 5-6 раз выше, чем у прототипа.

3. Влагопроницаемость покрытия в 3-4 раза меньше, чем у прототипа.

4. Покрытие стойко по отношению к воздействию агрессивных сред с рН≥6.

5. Расход покрытия на 1 м² меньше в 7-8 раз.

6. Стоимость ниже в 5-6 раз.

7. Технология нанесения покрытия проста и может быть организована на любой стройплощадке.

Количественный интервал по содержанию сополимера ВБМ в толуоле подтверждается примерами (табл. 1, 2, 5) и выбран в интервале 15-25 мас.% и обусловлен тем, что при содержании сополимера ВБМ в растворе толуола менее 15 мас.% количество покрытия меньше и влагопроницаемость больше, больше коррозия. При содержании сополимера в растворе толуола более 25 мас.% - нецелесообразно, т.к. качественные показатели не улучшаются, а расход покрытия на 1 м² поверхности увеличивается.

Таблица 1 Результаты испытания 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на кирпиче
Соотношение ВБЭ:ММА, вес. частях	Морозостойкость, циклов	Период высыхания, мин	Адгезия, балл.	Коррозионная стойкость, балл.	ОТХОДЫ
n=2	n=3	n=2	n=3
1:1	120	25	2	2	2	2	ММА
2:1	150	26	2	2	2	2	ВБЭ, ММА
3:1	170	28	1	1	1	1	-
4:1	170	30	1	1	1	1	-
5:1	170	31	1	1	1	1	-
6:1	170	32	1	1	1	1	-
7:1	170	35	3	3	2	2	ВБЭ

Таблица 2 Результаты испытаний 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на бетоне
Соотношение мономеров в вес. частях	Морозостойкость, циклов	Период высыхания, мин	Адгезия, балл.	Коррозионная стойкость, балл.	ОТХОДЫ
n=2	n=3	n=2	n=3
1:1	120	25	3	3	2	2	ММА
2:1	150	26	2	2	2	2	ВБЭ, ММА
3:1	170	28	1	1	1	1	-
4:1	170	30	1	1	1	1	-
5:1	170	31	1	1	1	1	-
6:1	170	32	1	1	1	1	-
7:1	170	35	1	1	2	2	ВБЭ

Таблица 3 Изменение массы образцов от длительности пребывания в щелочной среде рН≥9
Дни	Образцы ст.3, покрытые покрытые сополимером, г	Образцы покрытые лаком, г	Образцы без покрытия, г
n=2	n=3	n=2	n=3
7	97,5689	96,0982	97,7908	96,4848	95,1335
14	97,6004	96,1046	97,8292	96,5966	95,1330
21	97,5817	96,0788	97,8199	96,5432	95,0936
28	97,5845	96,0777	97,8467	96,5487	95,0668
35	97,5035	96,0701	97,7724	96,4964	95,0234
42	97,5731	96,0650	97,7208	96,4643	95,0578
49	97,5401	96,0498	97,7135	96,4630	94,9230
133	97,5885	96,1041	отслоение	96,3045	отслоение

Таблица 4 Рост влажности образцов бетона, покрытого раствором сополимера ВБМ в зависимости от времени испытаний
% влажности среда	Время испытаний
	5 дней	10 дней	15 дней	20 дней
δ1	δ2	δв	δ0	δи	δв	δ0	δи	δв	δ0	δи	δв
Кислая (2% Н2SO4)	-	0,7	0,72	-	1,2	1,15	-	1,38	1,22	-	1,51	1,35
Щелочная (2% NaOH)	2,1	0,17	0,11	3,0	0,23	0,15	3,56	0,27	0,22	3,7	0,3	0,24
Нейтральная (вода)	1,95	0,12	0,11	3,0	0,23	0,15	3,56	0,27	0,22	3,7	0,3	0,24
δ1, δ0 - Образцы без покрытия; δ2 - образец, покрытый двумя слоями 15% раствора сополимера с толщиной слоя 0,000078 м; δв -образец, покрытый двумя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,0001 м; δи - образец, покрытый тремя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,00017 м;

Таблица 5 Результаты испытаний образцов бетона, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощение
τ, мин	Масса продуктов, г
	1	2	3
0	102,75	115,04	103,63
15	103,67	115,17	109,63
30	104,58	115,29	110,08
60	105,08	115,35	111,28
70	105,87	115,4	111,22
80	106,52	115,45	111,39
110	107,68	115,56	111,32
800	111,33	116,42	111,2
2700	111,33	116,45	-
4200	111,73	116,63	-
Образцы: 1 - щелочная среда 2 - нейтральная среда 3 - кислая среда

Таблица 6 Результаты испытаний образцов кирпича, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощение
τ, мин	Масса образцов, г
1	2	3
без покрытия	15,02	14,4	14,72
0	15,27	14,65	-
15	15,28	14,86	15,73
45	15,34	15,02	15,85
60	15,4	15,13	15,86
80	15,47	15,24	15,84
120	15,6	15,39	15,82
160	15,75	15,56	-
200	16,02	15,81	-
315	16,42	15,91	-
1440	16,61	16,02	-
Образцы: 1 - нейтральная среда 2 - щелочная среда 3 - кислая среда

Таблица 7 Коррозийная стойкость защитного покрытия
Соотношение ВБЭ:ММА, в вес.час.	Колличество сополимера в толуоле, мас.%	Балл по коррозии	Балл по коррозии	Число слоев покрытия
щелочная среда	нейтральная среда
1:1	15	2	2	2
3:1	15	2	2	2
3:2	15	2	2	2
1:3	15	2	2	2
5:1	15	2	2	2
1:1	25	2	2	2
3:1	25	2	2	2
3:2	25	2	2	2
1:3	25	2	2	2
5:1	25	2	2	2

Для исследования свойств композиции готовился сополимер при различном соотношении.

Исходных мономеров винилбутилового эфира (ВБЭ) и метилметакрилата (ММА), а потом он в заданном количестве растворялся в толуоле, т.е.

Сополимер винилбутилового эфира и метилметакрилата	- 25 мас.%
Толуол	- остальное

При этом как видно из таблицы, на качество покрытия это не влияло, т.к. сополимер получается при любом соотношении исходных мономеров, а потом берется заданное количество сухого сополимера и растворяется в толуоле.

Таблица 8 Морозостойкость антикоррозионного защитного покрытия
Соотношение ВБЭ:ММА, в вес.час.	Количество сополимера в толуоле, мас.%	Число слоев покрытия	Морозостойкость, число циклов
1:1	15,0	2	120
3:1	15,0	2	170
3:2	15,0	2	90
1:3	15,0	2	70
5:1	15,0	2	170
1:1	25,0	2	120
3:1	25,0	2	170
3:2	25,0	2	90
1:3	25,0	2	70
	25,0		170

Таблица 9 Адгезия пленки защитного покрытия
Соотношение ВБЭ:ММА, в вес.час.	Количество сополимера в толуоле, мас.%	Число слоев	Адгезия, баллы
1:1	14	2	3
	15	2	3
	20	2	2
	25	2	2
	30	2	2
3:1	14	2	3
	15	2	2
	20	2	2
	25	2	1
	30	2	1
5:1	14	2	3
	15	2	2
	20	2	2
	25	2	1
	30	2	1
1:3	14	2	3
	15	2	2
	20	2	2
	25	2	1
	30	2	1

Таблица 10 Изменение массы образцов от длительности пребывания в воде рН 7
Дни	Образцы ст.3 покрытие сополимером, г	Образцы ст.3 покрытые лаком прототипа, г	Образцы ст.3 без покрытия, г
n=2	n=3	п=2	n=3
7	95,3795	98,4793	96,3700	99,4846	95,6761
14	95,3915	98,5233	96,3723	99,4988	95,5934
21	95,3335	98,4941	96,3441	99,4804	95,4715
28	95,3200	98,4779	96,3362	99,4877	95,4446
35	95,2639	98,4149	96,2833	99,4453	95,3733
42	95,2444	98,3875	96,2396	99,4494	95,2335
49	95,1897	98,3719	96,2174	99,4474	95,1796
147	94,9587	98,2309	отслоение пленки	99,3561	отслоение пленки

Композиция для защитного антикоррозионного покрытия железобетона, бетона, кирпича, оштукатуренных поверхностей, полов животноводческих ферм, бассейнов на основе связующего, которая в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 вес.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его в толуоле, при соотношении компонентов композиции, мас.%:

Указанный сополимер	15-25
Толуол	Остальное