Грунтовочная композиция для защиты стальных поверхностей от коррозии
Владельцы патента RU 2716069:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "БИУРС" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Абелун" (RU)
Изобретение относится к композициям антикоррозионных и защитных эпоксидных покрытий и может быть использовано в качестве грунтовочного слоя (праймера) или самостоятельного покрытия для стальных изделий, работающих как в трассовых, так и в базовых условиях, например для покрытий труб газопроводов, запорной аппаратуры, различных емкостей. Композиция для покрытий содержит компонент (А ) и компонент ( Б) при соотношении их 1:(0,5-0,8). Компонент ( А ) имеет следующий состав, (мас.%): эпоксидная смола марки DER -331 9-12, эпоксидная смола марки Э-4019-21, эпоксидная смола марки DER- 671 18,5-20,5, фосфат цинка 9,0-9,5, окись хрома 8,0-8,5, хромат стронция 3,0 -3,5, микротальк 8-9, реологическая добавка Garamite 1958 0,4-1,1, адгезионная добавка Силан А-187 0,2-0,4, этил ацетат 9-11, толуол 9-10. Компонент Б имеет следующий состав (мас.%): аминный отвердитель АФ-2 14-15, 4,4'-диаминодифенилметан 1,0-3,4, триэтилендиамин 0,2-0,4, эпоксидная смола ЭД-20 6-7, Лапроксид-703 1-2,изопропиловый спирт 37-40, толуол 36-38. Изобретение обеспечивает увеличение периода седиментационной стабильности композиции, возможность более равномерного нанесения грунтовочного покрытия на обрабатываемую поверхность и сокращение времени достижения необходимого значения показателя адгезии между заявляемой грунтовочной композицией и наружным защитным покрытием. 4 табл.
Изобретение относится к композициям антикоррозионных и защитных эпоксидных покрытий и может быть использовано в качестве грунтовочного слоя (праймера) или самостоятельного покрытия для стальных изделий, работающих как в трассовых, так и в базовых условиях, например, труб газопроводов, запорной аппаратуры, различных емкостей.
Грунтовочные композиции для защиты стальных поверхностей должны обеспечивать надежную антикоррозионную защиту металла, быстро отверждаться с коротким временем высыхания до отлипа при низких температурах и иметь вязкость, необходимую для нанесения композиции напылением или кистью.
Известна (http://www.biohim.ru/products/b-ep-0237_b-ep-433.pdf, найдено в сети Интернет 11.11.2019) отечественная двухкомпонентная грунтовочная композиция Б-ЭП-0237, которая содержит эпоксидный компонент и отвердитель. Эпоксидный компонент содержит эпоксидиановую смолу марки ЭД-20 и активный разбавитель олигоэфирэпоксид марки Лапроксид 703 с суспендированными в нем пигментами и наполнителями. Эпоксидный компонент отверждается отвердителем марки ДТБ-2М. Грунтовочную композицию наносят установками безвоздушного распыления или кистью. Отвержденная композиция характеризуется высокими физико-механическими показателями, но в процессе отверждения имеет длительное время высыхания до отлипа, составляющее 3-4 часа.
Для устранения этого недостатка в эпоксидный компонент на основе грунтовочной композиции Б-ЭП-0237 известной двухкомпонентной грунтовочной композиции (RU 2216562 С1, 2003) введены аминный модификатор, выбранный из группы: аддукт о-хлорамина и формалина, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан, 4,4'-диаминодифенлметан или смесь, по меньшей мере, двух из указанных соединений, а также растворитель (ацетон, толуол, метилацетат, этанол или их сочетание) при следующем содержании компонентов, мас. %:
эпоксидный компонент грунтовочной композиции Б-ЭП-0237 - 50-72,
аминный модификатор - 3-6,
растворитель - 22-47.
Указанный эпоксидный компонент отверждается аминным отвердителем, который включает амин, выбранный из группы: триэтилентетрамин, аддукт формальдегида, фенола и этилендиамина или их смесь, и эпоксидный модификатор, включающий эпоксидное соединение, выбранное из группы: эпоксидная смола ЭД-20, полиоксипропиленэпоксид (Лапроксид), содержащий 9-15% эпоксидных групп, полиоксихлорпропиленэпоксид (Оксилин-6) или смесь, по меньшей мере двух указанных эпоксидных соединений. Аминный отвердитель также содержит растворитель (ксилол, метил этил кетон, диметилцеллозольв, изопропиловый спирт или их сочетание). Соотношение компонентов аминного отвердителя составляет, мас. %:
указанный амин - 14-30,
эпоксидный модификатор - 12-20,
растворитель - 52-74.
При этом соотношение эпоксидного компонента к аминному отвердителю составляет 1:(0,5-0,8).
Упомянутая двухкомпонентная грунтовочная композиция после смешивания эпоксидного компонента и аминного отвердителя обладает требуемыми реологическими свойствами. При ее отверждении время высыхания до отлипа составляет менее часа, а эксплуатационные характеристики отвержденной грунтовочной композиции не уступают аналогичным характеристикам грунтовочной композиции Б-ЭП-0237.
Однако, недостатком эпоксидного компонента упомянутой двухкомпонентной грунтовочной композиции является его седиментационная нестабильность, приводящая к образованию осадка включенных в него пигментов и наполнителей, в результате чего перед использованием эпоксидного компонента требуется его дополнительное перемешивание.
В некоторой степени данную проблему решает являющаяся ближайшим аналогом известная грунтовочная композиция для защиты стальных поверхностей от коррозии (RU 2014114246 А, 2015), в которой эпоксидный компонент (компонент А) содержит смесь эпоксидных смол, пластификатор, наполнитель, различные технологические добавки (пигменты, диспергатор, реологическую добавку - аэросил) и растворители (толуол, этилцеллозольв, этилацетат) при следующем соотношении, мас. %:
эпоксидная смола марки Эпикот 136-80 (836-80) - 17-19,
эпоксидная смола марки Эпикот 828 - 10,5-13,0,
эпоксидная смола марки Эпикот 1001-75 - 20-21,
диоктилфталат - 2-3,
наполнитель - 17-19,
технологические добавки - 17,5-19,5,
растворители - 9-13.
В качестве аминного отвердителя (компонент Б) упомянутая известная грунтовочная композиция для защиты стальных поверхностей от коррозии содержит аминный отвердитель АФ-2, эпоксидный модификатор, включающий эпоксидное соединение, выбранное из группы: эпоксидная смола ЭД-20 и полиоксипропиленэпоксид (Лапроксид), в среде растворителя (изопропиловый спирт, толуол, диметилцеллозольв), и 4,4'-диаминодифенилметан, при следующем соотношении, мас. %:
аминный отвердитель АФ-2 - 14-15,
4,4'-диаминодифенилметан - 1,0-3,4,
эпоксидный модификатор - 7-9,
растворитель - 73-78.
При этом соотношение эпоксидного компонента к аминному отвердителю составляет 1:(0,5-0,8).
Однако седиментационная устойчивость эпоксидного компонента А с введенной реологической добавкой (аэросил) известной грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии, являющейся ближайшим аналогом, сохраняется в течение 14 месяцев, а затем начинается интенсивное выпадение плотного осадка.
Состав эпоксидного компонента А известной грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии не позволяет получить требуемой укрывистости, т.е. равномерного нанесения известной грунтовочной композиции на обрабатываемую стальную поверхность, выполняемого, например, кистью.
Кроме того, недостатком известной грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии, являющейся ближайшим аналогом, является существенное значение времени достижения необходимого значения показателя адгезии между нанесенным грунтовочным покрытием и наружным защитным полиуретановым покрытием. Необходимые параметры адгезии достигаются лишь после выдержки в течение 72 часов при температуре 20°С, что существенно увеличивает временной интервал выдержки изделия с нанесенным покрытием перед выполнением последующих технологических операций или отгрузкой потребителю.
Задачей настоящего изобретения явилось создание грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии, которая обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в увеличении периода седиментационной стабильности в течение всего гарантийного срока хранения, составляющего, например, согласно отраслевым требованиям ПАО «Газпром» не менее 24 месяцев со дня изготовления, в обеспечении возможности более равномерного нанесения грунтовочного покрытия на обрабатываемую поверхность и в сокращении времени достижения необходимого значения показателя адгезии между заявляемой грунтовочной композицией и наружным защитным покрытием при сохранении высоких технологических и эксплуатационных характеристик нанесенного покрытия.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут тем, что заявляемая грунтовочная композиция для защиты стальных поверхностей от коррозии включает компонент А, содержащий эпоксидную смолу марки DER 331, эпоксидную смолу марки Э-40, эпоксидную смолу марки DER 671, фосфат цинка, окись хрома, хромат стронция, микротальк, толуол, этилацетат, реологическую добавку Garamite 1958 и адгезионную добавку Силан А-187 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| эпоксидная смола марки DER 331 | 9-12, |
| эпоксидная смола марки Э-40 | 19-21, |
| эпоксидная смола марки DER 671 | 18,5-20,5, |
| фосфат цинка | 9,0-9,5, |
| окись хрома | 8,0-8,5, |
| хромат стронция | 3,0-3,5, |
| микротальк | 8-9, |
| реологическая добавка Garamite 1958 | 0,4-1,1, |
| адгезионная добавка Силан А-187 | 0,2-0,4, |
| этилацетат | 9-11, |
| толуол | 9-10, |
и компонент Б, содержащий аминный отвердитель АФ-2, Лапроксид-703, эпоксидную смолу ЭД-20, изопропиловый спирт, толуол, 4,4'-диаминодифенилметан и триэтилендиамин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| аминный отвердитель АФ-2 | 14-15, |
| 4,4'-диаминодифенилметан | 1,0-3,4, |
| триэтилендиамин | 0,2-0,4, |
| эпоксидная смола ЭД-20 | 6-7, |
| Лапроксид - 703 | 1-2, |
| изопропиловый спирт | 37-40, |
| толуол | 36-38, |
причем соотношение компонентов А и Б выбрано 1:(0,5-0,8).
Введение в состав компонента А заявляемой грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии реологической добавки Garamite 1958 обеспечивает повышение его седиментационной стабильности, сохраняемой, как будет проиллюстрировано приведенными ниже примерами, в течение не менее 24 месяцев со дня изготовления.
Введение в состав компонента А заявляемой грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии адгезионной добавки Силан А-187 обеспечивает возможность более равномерного нанесения грунтовочного покрытия на обрабатываемую стальную поверхность.
Введение в компонент Б заявляемой грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии триэтилендиамина (1,4-диазабицикло[2.2.2]октан) позволило сократить время достижения необходимого значения показателя адгезии между заявляемой грунтовочной композицией и наружным защитным покрытием за счет реакции с изоцианатными (NCO-) группами, что подтверждается приведенными ниже примерами.
При этом, как свидетельствуют приведенные ниже примеры, у заявляемой грунтовочной композиции для защиты стальных поверхностей от коррозии сохраняются высокие значения остальных технологических и эксплуатационных характеристик.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Получение компонента А (примеры А1-А4) включает получение пигментной суспензии и ее диспергирование. В диссольвер, снабженный средствами перемешивания и подогрева загружают предварительно разогретые эпоксидные смолы DER 331 и DER 671, пигменты (фосфат цинка, окись хрома, хромат стронция), растворитель (толуол, этилацетат) и перемешивают до получения однородной массы в течение 40-50 мин. Полученную суспензию направляют на диспергирование. Диспергирование контролируют по показателю степени перетира, составляющему не более 60 мкм. При необходимости суспензия может быть подвергнута диспергированию повторно до получения требуемой степени перетира.
Затем в полученную суспензию загружают смолу Э-40, реологическую и адгезионную добавки и микротальк. Перемешивание ингредиентов ведут в течение 1-2 часов до получения полной однородности компонента А. Проверку качества компонента А проводят по следующим показателям:
- степень перетира не более 60 мкм;
- вязкость 30-70 с;
- массовая доля нелетучих веществ 72-78%.
Для определения седиментационной стабильности компонента А при хранении брали образцы эпоксидного компонента А грунтовочной композиции, являющейся ближайшим аналогом, и четырех вариантов эпоксидного компонента А заявляемой грунтовочной композиции, отличающихся процентным содержанием компонентов (примеры А1-А4). Образцы помещали в емкости из прозрачного стекла объемом 300 мл.
Качественный и количественный состав четырех вариантов эпоксидного компонента А заявляемой грунтовочной композиции, использованных в примерах А1-А4, представлен в таблице 1.
Результаты исследований эпоксидного компонента А грунтовочной композиции, являющейся ближайшим аналогом, и четырех вариантов эпоксидного компонента А заявляемой грунтовочной композиции (примеры А1-А4) на их седиментационную стабильность приведены в таблице 2.
При получении компонента Б (примеры Б1-Б3) в смеситель загружают расчетное количество изопропилового спирта и толуола, вводят 4,4'-диаминодифенилметан и триэтилендиамин, а затем перемешивают 30 мин. Далее загружают расчетное количество Лапроксида-703 и эпоксидной смолы ЭД-20 и перемешивают до полной однородности. Затем загружают аминный отвердитель АФ-2, перемешивают 1,0-1,5 часа и выдерживают в смесителе в течение 2 часов.
Качественный и количественный состав трех вариантов компонента Б заявляемой грунтовочной композиции, использованных в примерах Б1-Б3, представлен в таблице 3.
Для получения заявляемой грунтовочной композиции к компоненту А добавляют компонент Б в количестве, достаточном для отверждения, т.е. в соотношении в пределах А:Б=1:(0,5-0,8), перемешивают и наносят на обрабатываемую стальную поверхность.
Для исследования свойств нанесенных грунтовочных покрытий, выполненных согласно ближайшему аналогу и в соответствии с настоящим изобретением, использовали подложки в виде пластин из стали Ст3 размером 4×100×100 мм, поверхность которых была подготовлена в соответствии с требованиями ISO 8501, обеспылена и обезжирена ацетоном. Нанесение грунтовочных композиций осуществляли методом безвоздушного распыления, кистью или валиком в два слоя общей толщиной 110 мкм. После выдержки пластин проводили испытания нанесенных покрытий.
Для проведения испытаний на катодное отслаивание и определение адгезии на пластины, покрытые грунтовочными композициями после достижения состояния «до отлипа» наносили наружное защитное покрытие.
Условия испытаний нанесенных грунтовочных покрытий, выполненных согласно ближайшему аналогу и в соответствии с настоящим изобретением, а также их результаты представлены в таблице 4.
Таким образом, изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в увеличении периода седиментационной стабильности, в обеспечении возможности более равномерного нанесения грунтовочного покрытия на обрабатываемую поверхность и в сокращении времени достижения необходимого значения показателя адгезии между заявляемой грунтовочной композицией и наружным защитным покрытием.
Грунтовочная композиция для защиты стальных поверхностей от коррозии, включающая компонент А, содержащий эпоксидную смолу марки DER 331, эпоксидную смолу марки Э-40, эпоксидную смолу марки DER 671, фосфат цинка, окись хрома, хромат стронция, микротальк, толуол, этилацетат, реологическую добавку Garamite 1958 и реологическую добавку Силан А-187 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидная смола марки DER 331 | 9-12 |
| эпоксидная смола марки Э-40 | 19-21 |
| эпоксидная смола марки DER 671 | 18,5-20,5 |
| фосфат цинка | 9,0-9,5 |
| окись хрома | 8,0-8,5 |
| хромат стронция | 3,0-3,5 |
| микротальк | 8-9 |
| реологическая добавка Garamite 1958 | 0,4-1,1 |
| адгезионная добавка Силан А-187 | 0,2-0,4 |
| этилацетат | 9-11 |
| толуол | 9-10, |
и компонент Б, содержащий аминный отвердитель АФ-2, Лапроксид-703, эпоксидную смолу ЭД-20, изопропиловый спирт, толуол, 4,4'-диаминодифенилметан и триэтилендиамин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| аминный отвердитель АФ-2 | 14-15 |
| 4,4'-диаминодифенилметан | 1,0-3,4 |
| триэтилендиамин | 0,2-0,4 |
| эпоксидная смола ЭД-20 | 6-7 |
| Лапроксид-703 | 1-2 |
| изопропиловый спирт | 37-40 |
| толуол | 36-38, |
причем соотношение компонентов А и Б выбрано 1:(0,5-0,8).
