Электропроводный лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций

Лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций с большим сроком эксплуатации содержит электропроводное пленкообразующее (электропроводный полиэтилен) и углеродные нанотрубки от 10 до 80% объема лакокрасочного материала, увеличивающие электропроводность и стойкость к агрессивной среде, и механическую прочность конструкции. Лакокрасочный материал может дополнительно содержать высокодисперсный цинковый порошок, обеспечивающий дополнительную протекторную защиту от 40 до 90% объема лакокрасочного материала. Технический результат - повышение эффективности антикоррозионной защиты металлоконструкций в течение длительного срока эксплуатации с повышением срока службы антикоррозионного покрытия металлических конструкций за счет создания на поверхности покрытия равномерного электрического потенциала, равного потенциалу защищаемой металлической конструкции, и осуществления дополнительной протекторной защиты. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям для антикоррозионной защиты металлических конструкций и может быть использовано для всех металлических изделий, подвергающихся воздействию агрессивных сред.

Известна водная композиция для покрытия, содержащая 5-95 мас.%, по меньшей мере, одного набухаемого в щелочи полимера типа ядро-оболочка и 95-5 мас.%, по меньшей мере, одного полиуретана, причем сумма мас.%, указанных для полимеров, всегда составляет 100 мас.%, где набухаемым в щелочи полимером типа ядро-оболочка является сополимер, полученный в две или более стадий эмульсионной полимеризацией и полученной сополимеризацией на первой стадии (см. патент РФ №2254351 МПК С09D 175/04).

Недостатком водной композиции является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающего вследствие использования водной композиции и щелочи.

Известна также водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение, отверждающий агент и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент (см. патент США №2003134603, МПК С09D 151/00, G09D 5/02).

Недостатком этого технического решения является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающей вследствие использования водного эпоксидного соединения и склонности его к растрескиванию при температурных перепадах.

Известно многослойное антикоррозионное металлосодержащее покрытие, состоящее из грунтовочного слоя, включающего, по меньшей мере, два слоя, сформированных из материала, содержащего высокодисперсный порошок цинка в среде органоразбавляемого термопластичного связующего, с последующим нанесением, по меньшей мере, одного покрывного слоя (см. патент РФ №2155784, МПК С23С 28/00).

Недостатком известного лакокрасочного материала является низкая стойкость к воздействию агрессивной среды, а срок службы антикоррозионной защиты не превышает 5-7 лет.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является покрытие металлической конструкции полиэтиленом для защиты от коррозии (см. О.В.Орлова, Т.Н.Фомичева, А.З.Окунчиков, Г.Р.Курский. Технология лаков и красок. Москва, Химия, 1980 г.).

Недостатками применения полиэтилена для защиты от коррозии металлических конструкций являются плохая электропроводность, низкая адгезия к различным подложкам, что несмотря на его стойкость ко многим химическим веществам и агрессивным средам обеспечивает срок службы антикоррозионной защиты не более 5 лет.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты металлоконструкций в течение длительного срока эксплуатации с повышением срока службы антикоррозионного покрытия металлических конструкций за счет создания на поверхности покрытия равномерного электрического потенциала, равного потенциалу защищаемой металлической конструкции, и осуществления дополнительной протекторной защиты.

Поставленная задача достигается тем, что в лакокрасочном материале для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащем пленкообразующие вещества, согласно изобретению используются электропроводящие пленкообразующие вещества. Электропроводность пленкообразующих веществ не только способствует защите металлоконструкций, но и обеспечивает отекание статических зарядов с поверхности лакокрасочного материала, обеспечивая большую электробезопасность конструкции.

Кроме того, поставленная задача достигается и тем, что в лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций введены углеродные нанотрубки, дополнительно увеличивающие электропроводность, стойкость к агрессивной среде и механическую прочность конструкции.

Кроме того, поставленная задача достигается и тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 80% объема лакокрасочного материала. Такое количество вводимых нанотрубок обеспечивает повышенную прочность лакокрасочного материала, что особенно важно для формирования поверхностного слоя.

Помимо этого указанная цель достигается также тем, что в лакокрасочный материал дополнительно введен высокодисперсный цинковый порошок. Введение высокодисперсного цинкового порошка обеспечивает дополнительную протекторную защиту металлоконструкции со стабильными физико-химическими свойствами, так как при повреждении лакокрасочного материала, доходящем до поверхности металлоконструкции, происходит образование гальванической пары цинк - железо. При этом железо начинает коррозировать только после того, как окислится весь цинк. Учитывая, что количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 40 до 90% от объема лакокрасочного материала, этот процесс протекает достаточно долго - несколько десятков лет.

Наиболее выраженным эффект становится, если количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 40% объема лакокрасочного материала, а количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 46 до 86% от объема лакокрасочного материала, что позволяет обеспечить весь диапазон защитных свойств для разных условий внешней среды.

Наиболее целесообразно использовать в поверхностном слое углеродные нанотрубки без заполнения молекулами цинка.

В качестве электропроводящих пленкообразующих веществ можно, например, использовать: электропроводящий вулканизующийся полиэтилен - ТУ 6-05-041-737-87; электропроводящий полиэтилен - ТУ 6-05-1779-82; полиэтилен высокого давления электропроводящий «Томполен П2ЭС-12» - ТУ 2243-010-36295287-2003, выпускаемой ЗАО НПК "Полимер-Компаунд". Эти материалы получаются путем сшивания полимера дополнительными углеродными связямии. В качестве электропроводящих пленкообразующих веществ может быть также использован полипиррол (см. Т.В.Верницкая, О.Н.Ефимов, «Полипиррол как представитель класса проводящих полимеров (синтез, свойства, приложения)». Успехи химии, 66, 489 (1997)), и другие электропроводящие пленкообразующие.

В настоящее время для получения углеродных нанотрубок наиболее распространенным является метод термического распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда. Процесс синтеза осуществляется в камере, заполненной гелием под давлением около 500 торр. При горении плазмы происходит интенсивное термическое испарение анода, при этом на торцевой поверхности катода образуется осадок, в котором формируются нанотрубки углерода. Наибольшее количество нанотрубок образуется тогда, когда ток плазмы минимален и его плотность составляет около 100 А/см2 (см. Углеродные нанотрубки, Золотухин И.В. Статьи Соросовского образовательного журнала, Физика, Воронежский государственный технический университет, 1999 г., стр. 1). Несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом, как на растяжение, так и на изгиб. Как показывают результаты экспериментов и численного моделирования, модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали. В настоящее время максимальная длина нанотрубок составляет десятки и сотни микронов, а диаметр от нанометров до десятков микрон. Диаметр не имеет значения, хотя нанотрубки с одинаковым диаметром обеспечивают более стабильные физико-химические свойства.

Для нанесения на металические конструкции электропроводящие пленкообразующие вещества нагревают до температуры плавления. После этого в них вводятся необходимые добавки (углеродные нанотрубки и/или мелкодиспрсный цинк), все тщательно перемешивается и наносится на зачищенную и обезжиренную поверхность защищаемого объекта.

Новым в предлагаемом решении является использование новых материалов и технологий, которые совсем недавно начали применяться в микроэлектронной промышленности для создания дешевых и быстродействующих процессоров. Применение углеродных нанотрубок в лакокрасочной промышленности позволяет не только снизить стоимость производства антикоррозиционных материалов, но и увеличить продолжительность безремонтной эксплуатации до 30-35 лет.

Преимущества нового лакокрасочного покрытия для защиты металлических конструкций на основе электропроводного полиэтилена иллюстрируются таблицей, представляющей различные системы лакокрасочных покрытий для защиты металлических конструкций от коррозии с различным количеством углеродных нанотрубок и мелкодисперсионного цинкового порошка при различных условий эксплуатации.

Таблица
Грунтовочный лакокрасочный слойПромежуточный лакокрасочный слойПокрывной слой Количество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина всего покрытия, мкмСрок службы покрытия
Количество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина слоя, мкмКоличество: нанотрубки/Zn в %Ориентировочная толщина слоя, мкмУ1ХЛ1
1. 20/6680-10010/7650-9040/46220-2402018
2. нет/9080-100нет/6050-90нет/40140-1601512
3. 90/нет80-10050/нет50-9010/нет140-150108
4. нет/нет40-50нет/нет50-90нет/нет90-12075
Примечание: У1 - умеренный климат; ХЛ1 - холодный климат.

1. Лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащий электропроводное пленкообразующее вещество и углеродные нанотрубки.

2. Лакокрасочный материал по п.1, отличающийся тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 80% объема лакокрасочного материала.

3. Лакокрасочный материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит высокодисперсный цинковый порошок.

4. Лакокрасочный материал по п.3, отличающийся тем, что количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 40 до 90% объема лакокрасочного материала.

5. Лакокрасочный материал по пп.2 и 3, отличающийся тем, что количество углеродных нанотрубок составляет от 10 до 40% объема лакокрасочного материала, а количество высокодисперсного цинкового порошка составляет от 46 до 86% объема лакокрасочного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям, наносимым на наружную поверхность для поддержания определенного теплового режима космического аппарата. .

Изобретение относится к области космического материаловедения и оптической техники и может быть использовано в системе пассивного терморегулирования космических аппаратов для изготовления покрытия холодной сушки класса «солнечные отражатели», которые наносят на внешние поверхности космических аппаратов.

Изобретение относится к полимерным материалам с особыми электрическими свойствами. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению обмоток электрических машин высокого напряжения. .

Изобретение относится к изготовлению электропроводных лакокрасочных материалов на основе синтетических полимерных пленкообразующих связующих и может быть использовано в различных областях промышленности для получения на диэлектрических подложках большой площади электропроводящих пленочных покрытий со стабильными электрическими характеристиками по всей площади поверхности пленочного покрытия.

Изобретение относится к изготовлению электропроводных лакокрасочных материалов на основе синтетических полимерных пленкообразующих связующих и может быть использовано в различных областях промышленности для получения на диэлектрических подложках большой площади электропроводящих пленочных покрытий со стабильными электрическими характеристиками по всей площади поверхности пленочного покрытия.

Изобретение относится к изготовлению электропроводных лакокрасочных материалов на основе полимерных пленкообразующих связующих и может быть использовано в различных областях техники для получения искусственных пленочных токопроводящих покрытий (резистов) на больших площадях поверхности изделий, предназначенных для электротепловыделения с целью обогрева окружающей среды, преимущественно, эластичных нагревательных покрытий с температурой эксплуатации до 120oС, например: основных и дополнительных легкомонтируемых источников тепла жилых и производственных помещений (теплые линолеум, ковры, обои, различные декоративные ткани и т.п.); оборудования для парников; сушилок для сельскохозяйственной продукции и бытовых целей; медицинских электрогрелок; "теплых кресел" для автомобилей; сухих взлетно-посадочных аэродромных полос и т.п.

Изобретение относится к композициям, которые обеспечивают образование на рабочей поверхности изделий пленочных покрытий, обладающих электрическими характеристиками перемещенного резистора и проявляющих свойства переменного резистора в процессе производства металлических изделий с покрытием, причем указанная композиция наносится на металлическое изделие и обладает хорошей способностью к формовке, коррозионной стойкостью, а также высокими характеристиками в отношении нанесения электролитического покрытия и обработки поверхности.

Изобретение относится к многослойным грунтовочным покрытиям для антикоррозионной защиты металлических металлоконструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред.

Изобретение относится к получению подобных тонким пластинкам металлических пигментов, обладающих высокой коррозионной стойкостью, и может быть использовано в производстве типографических красок, пластмасс, косметики, покрытий из порошкового материала и других областях.
Изобретение относится к грунтовочной антикоррозионной водно-дисперсионной композиции, предназначенной для защиты от коррозии металлических поверхностей, эксплуатируемых в атмосферных условиях, и может использоваться как грунтовка и как самостоятельное покрытие.
Изобретение относится к составам для нанесения покрытий и может быть использовано для защиты черных металлов от коррозии цинкнаполненными композициями. .

Изобретение относится к получению грунтовочного покрытия для нанесения на металлический субстрат, предназначенный для изготовления изделий и нанесения верхнего слоя покрытия.

Изобретение относится к антикоррозионным покрытиям для металлических деталей. .
Изобретение относится к протекторной грунтовке, которая используется для окраски рулонного металла, электрохимической защиты коррозии мостов, линий электропередач и других металлических конструкций длительного пользования.
Изобретение относится к области химии, к составам, краскам и красителям для нанесения покрытий, имеющих в основе эпоксидные смолы или сложные полиэфиры и содержащих металлический порошок или свободный металл.

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.

Изобретение относится к способам защиты поверхности конструкционных материалов от коррозии. .
Наверх