Грунтовка-эмаль водно-дисперсионная антикоррозионная серии "кронакрил"

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к грунтовочным водно-дисперсионным композициям, предназначенным для защиты от коррозии металлических поверхностей, эксплуатируемых как в атмосферных условиях и подверженных воздействию различных жидкостей. Сущность изобретения: антикоррозионная водно-дисперсионная грунтовка-эмаль, включающая, мас.%: связующее - стиролакриловую дисперсию 30-50, антикоррозионный пигмент - фосфат молибдат кальция при мольном соотношении молибдат- и фосфат-ионов от 1: 0,01 до 1:100, цветообразующий пигмент 1-10, фосфатный диспергатор 0,1-1,0, загуститель 0,05-0,2 и остальное воду. Технический результат - применение фосфата молибдата кальция в грунтовках-эмалях обеспечивает пассивирующую активность во взаимодействии фосфат-молибдат-ионов с металлической подложкой как черных, так и цветных металлов, оказывает дополнительное защитное действие. 2 табл.

 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к грунтовочным водно-дисперсионным композициям, предназначенным для защиты от коррозии металлических поверхностей, эксплуатируемых как в атмосферных условиях и подверженных воздействию различных жидкостей. Может использоваться как первичная грунтовка, а также как самостоятельное лакокрасочное покрытие.

Известно использование в качестве водно-дисперсионной грунтовки состава, включающего бутадиенстиролкарбоксилатный латекс, поверхностно-активное вещество, ортофосфорную кислоту, оксиэтилцеллюлозу, полифосфат натрия и воду [Авторское свидетельство СССР №1004432, МКИ C 09 D 5/02, 1980].

Недостатком этого состава является невысокая прочность пленки и низкие антикоррозионные свойства покрытия.

Наиболее близким к заявляемому изобретению и принятым в качестве прототипа является водно-дисперсионная грунтовка, включающая латекс бутадиенстирольного сополимера, ортофосфорную кислоту, цинкжелезофосфатный пигмент, поверхностно-активное вещество, красный железоокисный пигмент, оксиэтилцеллюлозу, полифосфат натрия и воду [Патент РФ №2063409, МПК 6 C 09 D 109/08, опубл. 10.07.96].

Эта грунтовка обладает повышенной (по сравнению с №1004432) механической прочностью и несколько повышенными антикоррозионными свойствами при воздействии воды за счет дополнительного введения в состав к ортофосфорной кислоте цинкжелезофосфатного пигмента.

Однако грунтовка такого состава обладает малой стойкостью к воздействию минерального масла, щелочи, раствору NaCl, бензина и других растворителей.

Задачей предлагаемого изобретения является создание водно-дисперсионной грунтовки-эмали с повышенной стойкостью к статическому воздействию вышеуказанных жидкостей, что позволяет эффективно использовать ее в химической, машиностроительной и автомобилестроительной промышленности.

Сущность изобретения заключается в использовании в качестве антикоррозионного пигмента вместо ортофосфорной кислоты и цинкжелезофосфатного пигмента, фосфата молибдата кальция, причем мольное соотношение молибдат- и фосфат-ионов в нем может составлять от 1:0,01 до 1:100.

Техническим результатом использования фосфата молибдата кальция в водно-дисперсионной грунтовке-эмали является образование на подложке фосфомолибдатной пленки под воздействием коррозионной среды, которая вызывает пассивирование поверхности металла и, таким образом, оказывает дополнительное защитное действие.

Таким образом, применение фосфата молибдата кальция в грунтовках-эмалях обеспечивает высокую пассивирующую активность во взаимодействии фосфат-молибдат-ионов с металлической подложкой как черных, так и цветных металлов, обеспечивая катодную и анодную защиту.

Грунтовка-эмаль, как прототип, так и заявляемая, состоит в основном из связующего вещества, антикоррозионного пигмента, цветообразующего пигмента, диспергатора и загустителя, остальное вода, которая используется в качестве растворителя.

В прототипе в качестве связующего вещества используется латекс бутадиенстирольного сополимера, в настоящем изобретении предлагается использовать в этом качестве стиролакриловую дисперсию, что позволяет повысить твердость и эластичность покрытия. Качественные признаки стиролакриловой дисперсии указаны в табл. 1. Ее количественное содержание в составе грунтовки-эмали - 30-50%, которое установлено в результате проведенных НИР. Этот признак является отличительным от прототипа.

В прототипе в качестве антикоррозионного пигмента использованы ортофосфорная кислота и цинкжелезофосфатный пигмент, в настоящем изобретении, как было обосновано выше, используется фосфат молибдат кальция с содержанием его в грунтовке-эмали 0,1-20% в зависимости от металла, который покрывают этой грунтовкой-эмалью.

В прототипе в качестве колера применен пигмент красный железоокисный, который окрашивает грунтуемую поверхность в красно-коричневый цвет. Однако в такого рода грунтовках-эмалях могут применяться и другие цветообразующие пигменты, например: желтый железоокисный пигмент, пигмент голубой фталоцианиновый, окись хрома, алюминиевая пудра и др., которые, не меняя химического воздействия на покрываемый грунтовкой-эмалью металл, меняют только цвет покрытия. Так как цвет грунтовки-эмали может быть различным, целесообразно применить для всех колерующих пигментов общий термин - цветообразующий пигмент. Его (пигмента) содержание в грунтовке-эмали практически то же самое, что и в прототипе - 1-10%.

В прототипе в качестве диспергатора применен полифосфат натрия, но в этом же качестве может быть применен, например: полифосфат калия, пирофосфат натрия или калия, триполифосфат натрия или калия. В предлагаемом изобретении полифосфат натрия или другие, приведенные выше вещества, выполняют ту же функцию диспергатора, однако пределы их применения (по результатам НИР) могут варьироваться от 0,1 до 1,0% в составе грунтовки-эмали. Этот признак определен как «фосфатный диспергатор».

В прототипе в качестве загустителя использована оксиэтилцеллюлоза, которая относится к группе сложных эфиров целлюлозы. К этой группе относятся также: карбоксиметилцеллюлоза, диацетат целлюлозы, ацетопропионат целлюлозы, тилоза, мецилоза, но могут быть использованы и полимеры акриловой и метакриловой кислот или полиуретаны (полигидроксиэфиры, зашитые с изоционатными группами), которые по своему действию в составе грунтовки-эмали аналогичны, поэтому для этих веществ применим общий термин - «загуститель», тем более, что его содержание в грунтовке-эмали для всех веществ данной группы - 0,05-0,2% дает достигаемый эффект.

Остальное в предлагаемой грунтовке-эмали - вода, как растворитель.

Примером осуществления данного изобретения может служить способ получения грунтовки-эмали, осуществленный заявителем.

В емкость с мешалкой в рецептурном количестве загружают при перемешивании воду, загуститель, фосфатный диспергатор, фосфат молибдат кальция, проводят перемешивание в течение 25-30 мин. Затем смесь подают в бисерную мельницу и ведут диспергирование до достижения степени перетира по прибору «клин» не более 30 мкм. Перетертую смесь подают в смеситель и далее добавляют рецептурное количество стиролакриловой дисперсии. После перемешивания в течение 20-30 минут добавляют для получения необходимого оттенка цветообразующий пигмент. Далее грунтовку-эмаль проверяют по качественным показателям.

Для сравнивания стойкости к статическому воздействию агрессивных жидкостей были приготовлены составы грунтовок-эмалей по заявляемому изобретению и состав грунтовки по прототипу. При определении стойкости пленки к статическому воздействию агрессивных жидкостей грунтовку-эмаль наносили на пластинки из стали 08 КП, предварительно очищенные от ржавчины и обезжиренные ацетоном. Полученное покрытие отверждали при температуре 20±2°С в течение 5 суток, затем испытывали.

Данные испытаний сведены в табл. 2, где пп.1-18 составы предлагаемой грунтовки-эмали с различными соотношениями фосфат молибдат кальция, стиролакриловой дисперсии, цветообразующего пигмента, диспергатора, загустителя и воды, а п.19 - грунтовка, приготовленная в соответствии с наиболее коррозионно-стойким составом грунтовки-прототипа.

Таблица 1
№ п/п	Качественный показатель	Норма
1	Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее (м.д.н.в.)	40
2	рН, не менее	7,0
3	Массовая доля остаточного мономера, %, не более	0,05
4	Устойчивость к механическому перемешиванию, об/мин, не более	14000

Таблица 2
№ п/п	Фосфат молибдат кальция, мас.%	Стиролакриловая дисперсия, мас.%	Цветообразующий пигмент, мас.%	Фосфатный диспергатор, мас.%	Загуститель, мас.%	Вода, мас.%	Стойкость пленки к статическому воздействию минерального масла, ч, н/м	Стойкость пленки к статическому воздействию щелочи 3% раствора NaOH, ч, н/м	Стойкость пленки к статическому воздействию 3% раствора NaCl, ч, н/м	Стойкость пленки к статическому воздействию воды, ч, н/м
1.	0,1	30	1,0	0,1	0,05	68,75	3	3	2	10
2.	0,1	30	10	1,0	0,2	58,7	3	3	2	10
3.	10	30	1,0	0,1	0,05	58,85	25	23	30	200
4.	10	30	10	1,0	0,2	48,8	25	23	30	200
5.	20	30	1,0	0,1	0,05	48,85	26	28	40	200
6.	20	30	10	1,0	0,2	38,8	26	28	40	200
7.	0,1	40	1,0	0,1	0,05	58,75	5	5	2	10
8.	0,1	40	10	1,0	0,2	48,7	5	5	2	10
9.	10	40	1,0	0,1	0,05	48,85	60	30	50	250
10.	10	40	10	1,0	0,2	38,8	60	30	50	250
11.	20	40	1,0	0,1	0,05	38,85	60	30	55	280
12.	20	40	10	1,0	0,2	28,8	60	30	55	280
13.	0,1	50	1,0	0,1	0,05	48,75	5	5	2	12
14.	0,1	50	10	1,0	0,2	38,7	5	5	2	12
15.	10	50	1,0	0,1	0,05	38,85	55	32	60	260
16.	10	50	10	1,0	0,2	28,8	55	32	60	260
17.	20	50	1,0	0,1	0,05	28,85	55	40	60	300
18.	20	50	10	1,0	0,2	18,8	55	40	60	300
19.	Прототип	20	10	18	72

Грунтовка-эмаль водно-дисперсионная антикоррозионная, включающая связующее - стиролакриловую дисперсию, антикоррозионный пигмент - фосфат молибдат кальция при мольном соотношении молибдат- и фосфат-ионов от 1:0,01 до 1:100, цветообразующий пигмент, фосфатный диспергатор, загуститель и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Акриловая дисперсия	30-50
Фосфат молибдат кальция	0,1-20
Цветообразующий пигмент	1-10
Диспергатор	0,1-1,0
Загуститель	0,05-0,2
Вода	Остальное