Противокоррозионный пигмент

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности в производстве противокоррозионных пигментов. Противокоррозионный пигмент на основе соединений кальция включает смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромат кальция - 3,0-4,7; безводный дикальцийфосфат - остальное. Изобретение позволяет повысить противокоррозионные свойства пигмента, увеличить его термостойкость, а также снизить токсичность. 1 табл.

 

Изобретение относится к противокоррозионным пигментам, используемым в лакокрасочной промышленности.

Известен противокоррозионный пигмент, представляющий собой сложную соль фосфат-хромат кальция при мольном соотношении фосфат и хромат ионов от 1:1 до 1:4, RU 2151157 C1.

Недостатком этого пигмента является весьма высокая токсичность ввиду повышенного содержания хрома и хорошей растворимости хромата кальция.

Известен противокоррозионный пигмент на основе соединения кальция, представляющего собой фосфат-хромат кальция при мольном соотношении фосфат- и хромат-ионов от 4:1 до 20:1, RU 2199562 C1. Это техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения. Этот пигмент тоже довольно токсичен, однако совершенно очевидно, что его противокоррозионные свойства ниже в сравнении с пигментом по RU 2151157 C1 из-за уменьшения доли хромата. Трехзамещенный ортофосфат кальция, входящий в сложную соль по RU 2199562 C1, имеет низкую растворимость и, соответственно, низкую противокоррозионную активность. Серьезным недостатком прототипа является также его низкая термостойкость. Следует отметить, что для использования в лакокрасочных материалах горячего отверждения пигмент должен иметь термостойкость не менее 300°С. Поэтому пигмент-прототип, состав которого соответствует формуле CaCrO₄·10Са₃ (PO₄)₂·21Н₂О, для использования в таких материалах обязательно должен прокаливаться при температуре 600-650°С для удаления кристаллической воды и повышения тем самым его термостойкости. При этом необходимо указать, что прокаливание является весьма дорогостоящей операцией.

Таким образом, недостатки прототипа состоят в значительной токсичности пигмента, низкой противокоррозионной активности и низкой термостойкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение противокоррозионных свойств пигмента, увеличение его термостойкости, а также снижение токсичности.

Согласно изобретению в противокоррозионном пигменте на основе соединений кальция в качестве последних использована смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромат кальция - 3,0-4,7; безводный дикальцийфосфат - остальное.

Безводный дикальцийфосфат имеет примерно в тысячу раз лучшую растворимость, чем трехзамещенный фосфат кальция. В результате достаточно быстро, практически, сразу после нанесения лакокрасочного покрытия, содержащего противокоррозионный пигмент, наряду с оксидированием происходит фосфатирование поверхности металла. При этом хромат кальция обеспечивает образование на поверхности металла оксидной пленки, а дикальцийфосфат отдает фосфатный анион, дополнительно образуя фосфатную пленку.

Кроме того, в заявленном пигменте происходит синергическое взаимодействие компонентов. В отличие от имеющего нейтральную реакцию трехзамещенного фосфата кальция, входящего в сложную соль пигмента по RU 2199562 С1, безводный дикальцийфосфат имеет кислую реакцию, что обеспечивает повышение интенсивности процесса оксидирования металла. Таким образом, один компонент - безводный дикальцийфосфат усиливает действие другого компонента - хромата кальция, обеспечивающего оксидирование поверхности металла.

Заявленный пигмент имеет термостойкость около 350°С, в то время как термостойкость пигмента-прототипа составляет не более 180°С (при равных условиях, после сушки, но без прокаливания). Термостойкость пигментов оценивалась методом термогравиметрии.

В заявленном пигменте содержится значительно меньше растворимых хроматов, что обусловливает уменьшение его токсичности.

Заявителю неизвестны какие-либо источники информации, в которых были бы сведения об отличительных признаках настоящего изобретения и о техническом результате, достигаемом вследствие их реализации (в совокупности с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения). Указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень».

Для получения противокоррозионного пигмента в суспензию безводного дикальцийфосфата с рН 7,5-8,0 засыпают хромовый ангидрид и перемешивают в течение 20 минут. Затем суспензию фильтруют и высушивают при температуре 95-220°С. Для использования полученного пигмента его вводят в состав грунтовок или эмалей в количестве 7-9 мас.% от общей массы грунтовки или эмали.

Противокоррозионные свойства пигмента оценены с использованием потенциостатического метода.

В качестве коррозионно-активной среды применяли 3% раствор хлорида натрия при рН 4,5, установленном раствором уксусной кислоты. Расчет токов коррозии проводили по методике: Горловский И.А., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам. - Л., «Химия», 1990 г.

Заявленный пигмент не нуждается в прокаливании, являющемся весьма дорогостоящим процессом, и может быть использован в лакокрасочных покрытиях горячего отверждения непосредственно после сушки.

Свойства заявленного пигмента и прототипа приведены в таблице.

№ при мера	Содержание хромата кальция, мас.%	Электрохимический потенциал (после выдержки 48 ч) (мв)	Ток коррозии (мкА)	Коррозионн. торможение (Ом)
1.	3,0	350	9,45	37
2.	4,0	350	9,72	36
3.	4,7	360	9,47	38
4.	1,5	345	10,8	32
5.	6.0	450	15,0	30
6.	Прототип	410	13,2	31

Из таблицы видно, что противокоррозионные свойства заявленного пигмента существенно лучше в сравнении с прототипом. При уменьшении содержания хромата кальция ниже нижнего предела (до 1,5 мас.%) снижается электрохимический потенциал, повышается ток коррозии и снижается коррозионное торможение, что существенно ухудшает качество пигмента.

При повышении содержания хромата кальция выше верхнего предела (до 6,0 мас.%) электрохимический потенциал возрастает, однако при этом значительно возрастает ток коррозии, что негативно влияет на качество продукта.

Для изготовления пигмента используется известное сырье и несложное заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Противокоррозионный пигмент на основе соединений кальция, отличающийся тем, что в качестве соединений кальция использована смесь хромата кальция и безводного дикальцийфосфата при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хромат кальция	3,0-4,7
Безводный дикальцийфосфат	Остальное