Композиция для снижения или предотвращения коррозии поверхности строительных, дорожных материалов и металлов

Изобретение относится к композиции для снижения или предотвращения коррозии поверхности строительных, дорожных материалов и металлов. Особый интерес оно представляет для использования в качестве ингибитора коррозии для твердых антиобледенительных средств на основе дешевых и доступных щелочноземельных хлоридов (преимущественно хлорида магния). Композиция содержит, мас.%: водорастворимый фосфат 20-30, крахмал 5-20 и цеолит и/или шунгит - остальное. Композиция в качестве водорастворимого фосфата может содержать фосфаты или ортофосфаты, или дигидроортофосфаты щелочных или щелочноземельных металлов. Композиция в качестве водорастворимого фосфата может содержать дикалийфосфат. Композиция может дополнительно содержать кремнефторид натрия или калия в количестве до 1%. Технический результат - повышение эффективности и стабильности защитных свойств и длительности воздействия, особенно на строительные и дорожные материалы, повышение однородности композиции.3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к композиции для снижения или предотвращения коррозии поверхности строительных дорожных материалов и металлов. Особый интерес оно представляет для использования в качестве ингибитора коррозии для твердых антиобледенительных средств на основе дешевых и доступных щелочноземельных хлоридов (преимущественно хлорида магния).

Известно использование для предотвращения коррозии строительно-дорожных материалов и металлов антиобледенительных средств - ферроцианидов калия и кадмия в комплексе с хелатообразующим агентом (Пат. Норвегии N 131300, 1975 г.), битумной эмульсии (А.С. СССР № 935555, 1980 г.), смеси сахаридов и мочевины (Пат. США № 4960531, 1990 г.), полибензиламония или полибензилпиридиния хлоридов (Пат. России, № 2169751, 2001 г.).

Недостатки этой группы ингибиторов состоят в том, что при их применении не обеспечивается достаточно существенного и равномерного снижения коррозионной агрессивности хлоридов в отношении воздействия на металл, не снижается их разрушающее воздействие на стройматериалы (дорожные покрытия, фундаменты и др.), не подавляется угнетающее действие хлоридов на растительность.

Известно использование монокальций - или моноаммонийфосфата для снижения коррозии при использовании антиобледенительных средств (3аявка Великобритании, № 1308780, 1973 г.).

Известно использование двузамещенных фосфатов щелочных металлов для снижения коррозии антиобледенительных средств на основе хлоридов (Пат. России № 2209823, 2002 г.). В качестве двузамещенных фосфатов используются соли натрия и калия в количестве 1,5-2,5% к массе антиобледенительного состава. Преимущества двузамещенных фосфатов перед другими фосфатными ингибиторами состоят в том, что, обладая повышенной растворимостью, они быстрее достигают контакта с металлической поверхностью и лучше усваиваются придорожной растительностью, частично компенсируя полезными элементами (фосфор, калий) угнетающее действие хлоридов. Недостатки указанного аналога а состоят в следующем:

- растворимые фосфаты вследствие отсутствия у них смазывающих свойств (скользкости), наличия способности переводить контактирующие с ними щелочноземельные металлы в нерастворимую форму, вследствие резкого различия в количественном соотношении ингибитора и хлорного компонента, не способны равномерно распределиться, например, в твердом хлориде магния, а следовательно, не способны обеспечить равномерность и стабильность коррозионных и других технологических характеристик антиобледенительного средства; как следствие, растворимые фосфаты недостаточно эффективны в качестве ингибиторов коррозии металлов и в составе твердых хлоридов не предупреждают ее язвенного характера;

- растворимые фосфаты быстро проникают в дорожное покрытие и не препятствуют глубокому проникновению в него подвижных хлор-ионов, что не обеспечивает достаточного присутствия антиобледенителя на дорожной поверхности (достаточного "последействия" антиобледенительного средства) и вызывает ускоренное разрушение не только самого покрытия, но и дорожной известняковой "подушки", поскольку растворимость ее основного компонента в присутствии Cl-ионов существенно возрастает; кроме того, в результате быстрого проникновения микроколличеств фосфата в дорожное покрытие агрессивность оставшегося на поверхности хлорида резко и быстро возрастает; при концентрации фосфата в разбавляемом тающим льдом растворе антиобледенителя менее 0,8% массы его пассивирующее действие не проявляется.

Известна композиция для предотвращения коррозии поверхности за счет образования защитных покрытий на металле бетоне, дереве и других материалах, содержащая латекс, фосфатное связующее, оксиэтилированный моноалкилфенол, тальк, каолин, моно или ди- или триэтаноламин и пигмент (патент России 2017774, опубликован 1994 г.).

Известна композиция для снижения коррозии строительно-дорожных материалов, включающая фосфат щелочного метала и сахарозу или минозу (патент Канады 2057639, опубликован 1992 г.).

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и стабильности защитных свойств и длительности воздействия, особенно на строительные и дорожные материалы, повышение однородности композиции.

Поставленная цель достигается за счет того, что композиция для снижения или предотвращения коррозии поверхности строительных, дорожных материалов и металлов содержит водорастворимый фосфат, крахмал и цеолит и/или шунгит при следующем соотношении компонентов (масс.%): водорастворимый фосфат 20-30, крахмал 5-20, цеолит и/или шунгит остальное. Композиция в качестве водорастворимого фосфата может содержать фосфаты или ортофосфаты, или дигидроортофосфаты щелочных или щелочноземельных металлов. Композиция в качестве водорастворимого фосфата может содержать дикалийфосфат. Композиция может дополнительно содержать кремнефторид натрия или калия в количестве до 1%.

Композиция по заявленному изобретению может дополнительно содержать различные функциональные присадки (ПАВ, антисептики, антиозонанты, другие ингибиторы и т.д.) в количестве, обеспечивающем эффективность их целевого действия.

Композицию по изобретению получают смешиванием компонентов в необходимом соотношении; продолжительность смешивания зависит от количества продукта и типа используемого смесителя; готовность продукта определяется путем его анализа на степень однородности состава.

Сущность заявленного изобретения состоит в следующем.

Предварительное распределение фосфата на крахмале, цеолите или шунгите повышает однородность распределения ингибитора в солевом антиобледенителе, обеспечивая возможность комплексного действия компонентов и снижая риск контакта агрессивного хлорида, содержащегося в антиобледенителе, с незащищенной фосфатом поверхностью строительного или дорожного материала, или металла. Присутствующий в композиции крахмал образует на обрабатываемой поверхности как силикатных, так и карбонатных стройматериалов тонкую защитную пленку, снижает подвижность фосфат-ионов и уменьшает вредное воздействие противогололедных компонентов на указанные материалы. Присутствующий в композиции шунгит и/или цеолит, выполняющий роль сорбционного носителя, задерживает фосфат на обрабатываемой поверхности. Одновременно он препятствует образованию скользких пленок на дорогах и защищает строительные и дорожные материалы от вредного воздействия выхлопных газов, сорбируя их.

Наличие в комплексном ингибиторе присадки кремнефторида способствует укреплению материала дорожного покрытия за счет перевода неустойчивых щелочноземельных (сульфаты, карбонаты) солей в устойчивые к действию агрессивной атмосферы и кислотных дождей фториды или фторапатиты с закреплением их в массе стройматериала, образующейся при разложении кремнефторида и обладающей склеивающими свойствами кремнекислотой.

Эффективность заявляемой композиции иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В смеситель загружают и перемешивают в течение 1 часа дикалийфосфат, крахмал и цеолит. Полученную композицию смешивают с бишофитом. Для проведения испытаний готовят максимально агрессивный 5%-ый раствор антиобледенительного состава (АОС), близкий по концентрации к раствору, образующемуся в результате плавления снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях. Полученный раствор испытывают в отношении воздействия на металл (сталь-3), наиболее уязвимый строительный материал карбонатной природы (известняк).

Пример 12

В смеситель загружают и перемешивают в течение 1 часа дигидроортофостат натрия, крахмал и цеолит. Полученную композицию смешивают с хлоридом натрия. Для проведения испытаний готовят максимально агрессивный 5%-ый раствор АОС, близкий по концентрации к раствору, образующемуся в результате плавления снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях. Полученный раствор испытывают в отношении воздействия на металл (сталь-3), наиболее уязвимый строительный материал карбонатной природы (известняк).

Пример 13

В смеситель загружают и перемешивают в течение 1 часа дикалийфосфат, крахмал и цеолит. Полученную композицию смешивают с ацетатом магния. Для проведения испытаний готовят максимально агрессивный 5%-ый раствор АОС, близкий по концентрации к раствору, образующемуся в результате плавления снежно-ледяных образований на дорожных покрытиях. Полученный раствор испытывают в отношении воздействия на металл (сталь-3), наиболее уязвимый строительный материал карбонатной природы (известняк).

Пример 14

В смеситель загружают и перемешивают в течение 1 часа дикалийфосфат, крахмал, шунгит и кремнефторид. Готовят 5%-ую суспензию полученной композиции. Испытывают действие суспензии на металл (сталь-3) и наиболее уязвимый строительный материал - известняк. АО (MgCl₂) наносят на известняк после его ускоренного старения в суспензии композиции.

Характер воздействия АОС на известняк определяли по методике ускоренного старения, в соответствии с которой степень агрессивности реагента оценивается по способности конструкционного материала сохранять состояние поверхности (наличие или отсутствие сколов, трещин, шелушения, осыпи) и сохранять массу образцов материала при его многократном переменном вымачивании - замораживании - оттаивании и высушивании. С этой целью по 3 стандартных образца известняка (кубики 5·5·5 см с отшлифованной поверхностью) вымачивали в 5%-ом растворе АОС в течение 2-х суток, вымораживали при -20°С в течение 10 часов, сушили при 30°С до постоянной массы. Контролировали характер изменения поверхности образцов и потерю массы после 100 циклов испытаний.

Эффективность антикоррозионного действия АОС оценивали по методике, принятой для испытаний антиобледенительных материалов, в соответствии с которой предварительно обезжиренные стальные пластины (сталь-3) выдерживают в 5%-ом растворе АОС, затем на воздухе и во влажной атмосфере с последующей промывкой пластин, химическим удалением продуктов коррозии по ГОСТ 9.907-83, повторной промывкой, сушкой и взвешиванием. Характер коррозии оценивали также по внешнему виду пластин до их химической обработки. Примеры состава заявленной композиции и ее свойства приведены в таблице.

Предложенная композиция обладает потенциалом активного полезного действия на растительность и на дорожные стройматериалы, особенно карбонатной природы (дорожные "подушки") за счет подавления их растворимости и связывания щелочноземельных металлов в нерастворимые фосфаты и фториды. Эффект защиты дорожных "подушек" обеспечивается также тем, что заявляемая композиция снижает подвижность хлор-ионов, в комплексе это уменьшает глубину проникновения агрессивных хлоридов в дорожное полотно и увеличивает долю антиоблединительного материала, сбрасываемого на менее опасные для дорожных покрытий и дорожных "подушек" околодорожные участки. В целом применение композиции снижает агрессивность хлоридов и позволяет использовать эти дешевые и доступные реагенты в качестве антиобледенительных средств на определенных участках дорожных трасс с меньшим ущербом для дорожных материалов и окружающей среды.

1. Композиция для снижения или предотвращения коррозии поверхности строительных и дорожных материалов и металлов, характеризующаяся тем, что она содержит водорастворимый фосфат, крахмал и цеолит и/или шунгит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водорастворимый фосфат	20-30
Крахмал	5-20
Цеолит и/или шунгит	Остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве водорастворимого фосфата она содержит фосфаты, или ортофосфаты, или дигидроортофосфаты щелочных или щелочноземельных металлов.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве водорастворимого фосфата она содержит дикалийфосфат.

4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремнефторид натрия или калия в количестве до 1%.