Состав для покрытия по металлу

Изобретение относится к составу, который может быть использован для защиты от коррозии деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров. Состав включает следующие компоненты при их соотношении, в мас.ч.: 100 полимерного связующего эпоксидной диановой смолы, 20-30 модификатора эпоксиуретанового олигомера, 42-48 отвердителя кремнийорганического амина - γ-аминопропилтриэтоксисилана, 25-30 минерального наполнителя титана диоксида (рутила), 22-25 ингибирующего пигмента фосфата хрома, 20-60 органического растворителя, 3-4 тиксотропной добавки аэросила, 10-20 антикоррозионной добавки цинка металлического. В качестве органического растворителя используют ксилол, или ацетон, или бутилацетат, или этилцеллозольв. Изобретение позволяет получить бензо-, водостойкое покрытие с высокими адгезионными характеристиками. 2 табл.

 

Изобретение относится к эпоксидным композициям и может быть использовано для защиты от коррозии деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров.

Одним из актуальнейших вопросов, стоящих перед современным материаловедением, является обеспечение надежной противокоррозионной защиты поверхностей деталей машин и механизмов, работающих в контакте с коррозионными средами в машиностроении, а также для защиты нефтедобывающего оборудования, тары, цистерн и резервуаров. Поэтому такие покрытия должны быть устойчивы не только к нефти и нефтепродуктам, но и к воде, обладать высокими адгезионными и физико-механическими свойствами, высокими защитными свойствами и не ухудшать своих свойств после длительного воздействия эксплуатационных факторов.

Известна (патент РФ №2088621) грунтовка для антикоррозионного покрытия для изделий из алюминиевых сплавов и стали следующего состава, мас.ч:

Эпоксидная диановая смола Э-41	100
Модификатор - акриловая смола БМК-5	10-20
Антикоррозионные пигменты:
фосфат алюминия	30-40
молибдат цинка	30-40
Двуокись титана	30-40
Наполнители:
тальк или микротальк	18-24
аэросил	10-15
Отвердитель - продукт на основе	30-50
кремнийорганических аминов АГМ-9
Органические растворители:	ксилол, ацетон, этилцеллозольв

Однако эта грунтовка обладает недостаточно высокой топливо- и водостойкостью при длительной эксплуатации в жидких средах при повышенной температуре и не сочетается с топливостойкими герметиками.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является нижеприведенный состав для покрытия по металлу (патент РФ №2260610). Указанный состав включает полимерное связующее, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин, минеральный наполнитель, ингибирующие пигменты и органический растворитель, причем в качестве полимерного связующего он содержит эпоксидную диановую или эпоксикремнийорганическую смолу, в качестве модификатора - полисульфидный или бутадиенакрилонитрильный карбоксилатный каучук, а в качестве ингибирующих пигментов - хромат стронция, хромат бария, фосфат хрома или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Полимерное связующее	100
Модификатор	9-50
Отвердитель	5-80
Минеральный наполнитель	25-105
Ингибирующие пигменты	30-140
Органический растворитель	5-200

В качестве отвердителя состав содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан, 1 - аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксисилан или продукт конденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана. В качестве минерального наполнителя состав содержит сульфат бария, аэросил, тальк, двуокись титана (рутил) или их смеси, тиксотропную добавку - аэросил. В качестве органического растворителя состав содержит ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв или их смеси.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая стойкость к действию воды (водонабухаемость 2,16-2,53% после 3000 ч испытаний), что затрудняет применение упомянутого состава при длительном воздействии, например, подтоварной воды в резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение защитных свойств состава для покрытия по металлу.

Указанная техническая задача решается тем, что состав для покрытия по металлу, включающий полимерное связующее - эпоксидную диановую смолу, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан, минеральный наполнитель - титана диоксид (рутил), ингибирующий пигмент - фосфат хрома, органический растворитель ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв, отличающийся тем, что в качестве модификатора состав содержит эпоксиуретановый олигомер, дополнительно тиксотропную добавку - аэросил и антикоррозионную добавку - цинк металлический при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

полимерное связующее	100
модификатор	20-30
отвердитель	42-48
минеральный наполнитель	25-30
тиксотропная добавка	3-4
ингибирующий пигмент	22-25
органический растворитель	20-60
антикоррозионная добавка	10-20

В качестве полимерного связующего в предлагаемом изобретении используется диановая эпоксидная смола Э-41 по ТУ 6-10-607-78 или Э-40 по ТУ 6-10-971-75.

Применяемый в качестве модификатора эпоксиуретановый олигомер ПЭФ-ЗА (ТУ 103466-80), влияет на параметр кислотности поверхности наполнителей и число функциональных групп на границе раздела фаз, определяющих адгезию пленкообразующего вещества к частицам наполнителя и покрытия к металлическому субстрату.

Кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан по ТУ 6-02-724-77, применяемый в качестве отвердителя в предлагаемом составе, взаимодействует с полимерным связующим, а также оказывает каталитическое действие на процесс взаимодействия эпоксидных групп полимерного связующего с функциональными группами модификатора (как первичные амины). Указанный отвердитель выполняет роль "усилителя" адгезии, поскольку при данном соотношении с полимерным связующим и модификатором осуществляется химическая связь между покрытием и подложкой за счет взаимодействия эпоксигрупп с гидратированной окисленной поверхностью металлов.

Использование рутила марки Р-04 (ГОСТ 9808-75) в качестве наполнителя обусловлено его химической инертностью к активному взаимодействию с пленкообразующими веществами и модификаторами, способствующему повышению защитных свойств, в частности, водостойкости покрытия.

Аэросил марки А-300 (ГОСТ 14922-77) вводится в состав лакокрасочной композиции в качестве тиксотропной добавки, позволяющей удерживаться свеженанесенному покрытию на вертикальных и наклонных поверхностях.

Введение в состав для покрытия выщелачивающих хроматов (ингибирующих пигментов) существенно повышает защитные свойства предлагаемого состава. При воздействии коррозионной среды хроматы, обладая незначительной растворимостью в воде, создают искусственные условия для пассивации металла, смещая электродный потенциал в положительную сторону, и тормозят электрохимические процессы коррозии металла. Применение фосфата хрома по ТУ 6-18-87-85 позволяет регулировать скорость выщелачивания в начальной и конечной стадии.

Наличие в составе цинкового порошка марки ПЦ-6 (ГОСТ 12601-76) обеспечивает протекторную защиту металла при старении покрытия и появлении в нем дефектов.

В качестве органического растворителя состав содержит ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв.

Данный состав позволяет получить бензо-, водостойкое покрытие с высокими адгезионными и физико-механическими характеристиками, защитными свойствами, обеспечивающее длительную защиту стальных конструкций, которые эксплуатируются в воде и других жидких агрессивных средах.

Примеры осуществления изобретения приведены в таблицах 1,2.

Таблица 1
Наименование компонентов	Составы по примерам, мас.ч.
1	2	3	4	5	6	7	8
Эпоксидная смола Э-41	100	100	100	100	100	100	100	100
Эпоксиуретановый олигомер ПЭФ-3А	25	20	20	25	25	30	30	20
Кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан	45	42	48	45	42	48	45	42
Фосфат хрома	23	22	24	25	23	22	23	25
Двуокись титана	25	25	30	30	25	25	30	25
Цинковый порошок	15	10	15	20	20	15	10	10
Аэросил	3	3	4	3	4	3	4	3
Ацетон	40	20	30	40	20	60	40	30
Таблица 2
Показатели свойств	Предлагаемый состав по примерам	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8
Адгезионная прочность к стали 3, МПа	54,3	60,3	55,8	56,4	63,4	57,8	62,2	58,0	-
Бензонабухаемость, %, после 3000 ч испытаний	1,66	1,6	1,58	0,79	0,81	0,83	1,71	1,70	0,79-1,69
Водонабухаемость, %, после 3000 ч испытаний	2,10	1,84	1,72	1,90	2,08	1,66	1,78	2,02	2,16-2,53

Технология приготовления состава (примеры 1-8) заключается в следующем. Полимерное связующее растворяют в смеси растворителей. В полученный раствор добавляют модификатор, пигменты и наполнители и растирают до степени перетира 25-35 мкм (по "клину"). Перед применением в композицию вводят отвердитель, перемешивают и доводят до рабочей вязкости 13-16 с по вискозиметру В3-4.

Покрытия получали путем нанесения кистью на стальные (Ст3) опескоструенные образцы в 2 слоя общей толщиной 180 мм. Продолжительность отверждения каждого слоя составила 24 ч. Выдержка образцов с нанесенными покрытиями до помещения их в коррозионные среды составляла 8-10 сут.

Как видно из данных таблицы 2, адгезионная прочность предлагаемого состава к стали и набухаемость в топливе находятся на уровне прототипа, а набухаемость в воде снизилась до 0,79-2,10 против 2,16-2,53 у прототипа.

Состав для покрытия по металлу, включающий полимерное связующее - эпоксидную диановую смолу, модификатор, отвердитель - кремнийорганический амин - γ-аминопропилтриэтоксисилан, минеральный наполнитель - титана диоксид (рутил), ингибирующий пигмент - фосфат хрома, органический растворитель - ксилол, ацетон, бутилацетат, этилцеллозольв, отличающийся тем, что в качестве модификатора состав содержит эпоксиуретановый олигомер, дополнительно тиксотропную добавку - аэросил и антикоррозионную добавку - цинк металлический при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полимерное связующее	100
модификатор	20-30
отвердитель	42-48
минеральный наполнитель	25-30
тиксотропная добавка	3-4
ингибирующий пигмент	22-25
органический растворитель	20-60
антикоррозионная добавка	10-20