Защитный антикоррозионный материал
Изобретение относится к защитным антикоррозионным составам, представляющим собой ингибированные пленкообразующие нефтяные составы, предназначенные для защиты от коррозии днищ автотранспортных средств. Задача защитного антикоррозионнного материала образовать защитную пленку, которая должна выполнять две функции, предотвращать появление коррозии на металлических поверхностях, а также иметь высокую механическую прочность и абразивную стойкость к ударам песка и гравия, не позволяя оставлять царапины на поверхности. Разработанный защитный антикоррозионный материал включает: в качестве твердого нефтяного углеводорода – парафин, или вазелин, или битум, в качестве растворителя - дистилляты нефтяные гидроочищенные С20-С50 парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные с вязкостью не менее 100 SUS, в качестве ингибитора коррозии - сульфонаты щелочных и/или щелочноземельных металлов, а в качестве пластификатора - полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 1500 до 4000. 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к защитным антикоррозионным составам, представляющим собой ингибированные пленкообразующие нефтяные составы, предназначенные для защиты от коррозии невидимых и труднодоступных поверхностей всех видов автотранспорта, конкретно, днищ автотранспортных средств.
Задача подобных составов – образовать защитную пленку, которая должна выполнять две функции, предотвращать появление коррозии на металлических поверхностях, а также иметь высокую механическую прочнось и абразивную стойкость к ударам песка и гравия, не позволяя оставлять царапины на поверхности.
Такую функциональность защитным составам придает компаундированный состав, который в идеале должен быть экологически чистым, т.е. не выделять опасные вещества в атмосферу при эксплуатации, быть удобным при нанесении на поверхность днища и сохранять свои свойства в течении длительного срока хранения и эксплуатации. Создание таких композиционных защитных антикоррозионных составов обусловлено высоким спросом, наличием различных компонентов рыночной доступности, а также высокими экологическими требованиями как к производству таких составов, так и при их применении.
Антикоррозионные защитные составы при нанесении на металлическую поверхность создают пленки. Пленки должны быть в меру толстыми и прочными, и в то же время хорошо наносится простыми средствами на поверхность, к тому же в процессе эксплуатации в различных климатических условиях они не должны выделять вредные вещества.
Тонкопленочные продукты, наиболее приголные для защиты днищ автомобиля, образуются в результате испарения нефтяного растворителя из какого-либо масла, вазелина или парафина, иногда содержащих небольшие количества ингибиторов. Тонкопленочные предохранительные стредства наносят либо распылением либо кистью при комнатной температуре. В этом случае очень важное внимание уделяется консистенции зашитного материала, который должен легко наносится, хорошо удерживаться на обрабатываемой металлической поверхности (Макмиллан Ую., Холл Р., Хигемен Б. IV Международный нефтяной конгресс. Том VII. Применение нефтепродук-тов.М., Гос. Науч.-Техн. Изд-во нефт. и горно-топл. литературы, 1957, стр.78).
Известно, что защитные смазочные покрытия включают полимерные смолы, парафины, воски, петролатумы, битумы, минеральные масла, водо- и маслорастворимые ингибиторы коррозии и растворители (Шехтер Ю.Н. «Рабоче-консервационные смазочные материалы», М., Изд-во Химия, 1979, с.209-210).
Смазки, полученные сплавлением таких углеводородных продуктов, как минеральное масло, церезины, парафины, петролатумы, масляные рафинаты, обладают удовлетворительными защитными свойствами. Для улучшения защитных свойств в них вводятся различные ингибиторы и антикоррозионные присадки (Новиков И.К., Чистякова И.Н. «Влияние некоторых загустителей на качество углеводородных защитных смазок, Нефтепереработка и нефтехи-мия, выпуск 10, Изд-во Наукова думка, 1973, стр.22).
Известен защитный смазочный материал, включающий церезин, олифу, сульфонат щелочноземельного металла или продукт на основе нитрованных масел, окисленный петролатум, алкилфеноламинную смолу и органический растворитель (АС СССР № 644818, опубл.1973, МПК C10M 7/12).
Существует и описано много составов, которые содержат различные смолы и полимерные добавки для придания пленкам необходимой густоты и эластичности, однако не все эти составы, хотя и предназначенные для нанесения на металлические поверхности, могут быть использованы для защиты днищ автомобиля.
Известен защитный смазочный материал, состоящий из церезина, петролатума, алкилфеноламинной смолы, фенолформальдегидной смолы, экстракта нефтяного, полиэтилена высокого давления, органического растворителя (патент РФ 2132365, опубл.1999, МПК C10M 165/00).
Однако подобные полимерные добавки существенно усложняют защитный состав и удорожают его, так как к процессу его приготовления добавляется стадия растворения полимера или смолы.
Известен коррозионностойкий состав, содержащий, мас.%: 10-6 микрокристаллического воска, 2,5-25 смеси парафиновых и нафтеновых масел, 0,01-15 сульфоната, 16-50 асфальтена, 2-25 высыхающего масла, 2-5 нафтеновой кислоты и 3-60 растворителя (патент США № 3754942, опубл.1973, МПК C09D 5/08, C09D 191/08 ).
Известен состав для получения коррозионностойких покрытий, содержащий, мас.%: 15-30 асфальтового битума с пенетрацией 25-35, 20-6 нефтяного сульфоната, 4-16 органического адгезива и ингибитора коррозии - жидкой полиамидной смолы, смоляного масла или их смеси. Органический легкий растворитель содержится в количестве, достаточном для понижения вязкости, что позволяет наносить состав разбрызгиванием (патент США № 4142903, опубл. 1979, МПК C09D 195/00), что отрицательно влияет на условия в рабочих помещениях.
Описан защитный антикоррозионный материал НГ-216, включающий органический растворитель и твердые нефтяные углеводороды - битум, церезин. Материал дополнительно содержит органические кислоты, соли и ингибитор коррозии ("Химики - автолюбителям", под ред. А.Я. Малкина, Л., Химия, 1991, с.277). Однако при наличии удовлетворительных защитных свойств состав не тиксотропен, недостаточно растекается по поверхности металла и не защищает всю поверхность от коррозии.
Известен антикоррозионный состав для защиты днищ автомобиля по патенту РФ № 2194066, опубл. 2002, МПК C09D191/00, содержащий, мас.%: твердые нефтяные углеводороды 30-40, порошкообразный диоксид кремния 0,1-10, ингибитор коррозии 1-6, органический растворитель до 100, при этом в качестве ингибитора коррозии он содержит смесь, включающую винилтриэтоксисилан или фенилтрихлорсилан, циклогексиламин, канифольное мыло, присадку "МИФОЛ" на основе микробного жира и барий железокисный пигмент, при содержании каждого ингредиента 0,2-1,2 мас.%. Состав содержит в качестве загустителя достаточно дорогой порошкообразный диоксид кремния и сложную смесь ингибирующих соединений, содержащих силаны, что удорожает состав и делает его производство неэкономичным.
Наиболее близким по составу является защитный материал для консервации скрытых полостей кузовов в технологическом процессе производства автомобилей, который содержит, мас.%: сульфонат щелочноземельных металлов 4-12, твердые нефтяные углеводороды 22-35, нефтяные масла средней вязкости 2-6, полиизобутилен 2,5-3,5, органобентонит 2-6, оксиэтилированный спирт 0,4-1,5, пластификатор 0,5-1,5, органический растворитель до 100 (патент РФ № 2149891, опубл.2000, МПК С10М 167/00). Данный состав предназначен для обработки скрытых металлических частей автомобиля методом безвоздушного распыления, но не предназначен для защиты днищ автомобиля.
Задачей изобретения является создание антикоррозионного материала, обладающего необходимым уровнем защитных свойств при нанесении на днище автомобиля и высокими технологическими показателями.
Техническим результатом изобретения, позволяющим решить поставленную задачу, является уменьшение коррозионного воздействия и технологичность состава для простого нанесения на обрабатываемую поверхность.
Поставленная задача решается тем, что защитный антикоррозионный материал, содержит твердые нефтяные углеводороды, в качестве которых используют парафин, вазелин или битум, в качестве растворителя - дистил-ляты нефтяные гидроочищенные парафиновые (сложная комбинация углеводородов, полученная путем обработки нефтяной фракции водородом в присутствии катализатора) или дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые или дистилляты нефтяные гидроочищенные с углеводородной цепью С20-С50, а в качестве пластификатора – полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярной массой от 1500 до 4000, и ингибитор коррозии, в качестве которого применяют известные сульфонаты щелочноземельных металлов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Твердые нефтяные углеводороды | 5-7% |
| Ингибитор коррозии | 5-10% |
| Пластификатор | 1-4% |
| Органический растворитель | Остальное |
Для приготовления защитного антикоррозионного материала по изобретению использовали:
- органический растворитель – дистилляты нефтяные гидроочищенные (сложная комбинация углеводородов, полученная путем обработки нефтяной фракции водородом в присутствии катализатора), содержащие С20-С50 углеводороды, парафиновые/дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые/дистилляты нефтяные, гидроочищенные например, по ТУ 38.401-58-415-2014 с вязкостью не менее 100 SUS;
-твердые нефтяные углеводороды – например, парафин технический ГОСТ 23683-89; битум БНД 90/130, вазелин технический по ГОСТ 5774-76 или ГОСТ 782-59;
- пластификатор, в качестве которого могут быть использованы любые твердые полиэтиленгликоли с молекулярной массой от 1500 до 4000, например по ТУ 20.14.20-204-05766801-2018;
- ингибитор коррозии - сульфонаты щелочных и щелочноземельных металлов, например сульфонаты натрия или бария по отдельности или в смеси в любом соотношении.
При необходимости при приготовлении состава могут использоваться краситель и отдушка.
«Новизна» заявляемого изобретения состоит в том, что он имеет смесь компонентов, не описанную ни в одном аналогичном составе.
«Изобретательский уровень» подтверждается тем, что при применении нового, ранее не описанного заявляемого состава, в котором используются в определенном соотношении экологически дружественные компоненты, в том числе, ранее не описанный для этих целей полиэтиленгликоль, в 10 раз снижается коррозионное воздействие на металл (для стали 0,011 г/м2⋅сут при норме 0,1 г/м2⋅сут ГОСТ 28084-89 п.4.5), что не достигается ни в одном аналогичном составе, при этом обеспечивается хорошая тиксотропность состава для нанесения его на днище автомобиля.
Техническое решение по изобретению позволит формировать не стекающее с вертикальных поверхностей защитное покрытие требуемой толщины за один слой при любом способе нанесения (пневматическое, безвоздушное, комбинированное распыление, облив, кисть и т. п.) в широком диапазоне рабочих температур (от +5oС до +40oС).
«Промышленная применимость» подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример 1
Антикоррозионный материал готовят в трех танках по следующей технологии. Предварительно нагретый до 30°С органический растворитель - дистиллят нефтяной гидроочищенный парафиновый содержащий С20-С50 углеводороды с вязкостью не менее 100 SUS в количестве 430 кг загружается в танк 1, снабженный мещалкой. После заполнения танка 1 запускается мешалка на 200 об/мин, постепенно обороты повышаются до 600 об/мин. На 450 – 500 об/мин температура танка 1 доводится до 50°С. После того как растворитель нагреется до 50°С, снижаются обороты миксера до 200 об/мин и в танк 1 подают парафин в количестве 50 кг.
В танк 2 подают также как и в танк 1 дистиллят нефтяной гидроочищенный парафиновый, содержащий С20-С50 углеводороды с вязкостью не менее 100 SUS в количестве 430 кг, 50 кг ингибитора коррозии, технологический режим аналогичен применяемому в танке 1, туда же при необходимости добавляется краситель. После заполнения танка 2 запускается мешалка на 200 об/мин, постепенно обороты повышаются до 600 об/мин. На 450 – 500 об/мин температура танка 2 доводится до 50°С, перемешивание происходит не менее 30 минут.
Далее смеси из танков 1 и 2 смешивают в танке 3, куда вводят пластификатор при непрерывном размешивании - 40 кг ПЭГ-1500 любого производителя, например по ТУ 2483-166-05757587-2000 с изм. 1. После заполнения танка 3 обороты мешалки в нем постепенно повышаются от 200 об/мин до 700 об/мин, температура танка 3 доводится до 70°С, при необходимости туда же дозируют отдушку. Размешивание происходит не менее 2 часов при 700 об/мин, чем достигается наилучшее диспергирование и получение готового однородного смазочного состава.
Примеры 2 и 3 осуществляют аналогично описанному в примере 1. Содержание компонентов и характеристики полученных защитных составов приведены в таблицах 1-3, в качестве пластификатора в примере 2 используют ПЭГ 2000, например по ТУ 20.14.20-204-05766801-2018 , в примере 3 - ПЭГ-4000 по ТУ 2483-166-05757587-2000 с изм. 1 или ТУ 2226-147-05766801-2008 или по ТУ 20.14.20-204- 05766801-2018.
Описанный в примерах 1-3 защитный состав никак не ограничивает применение других парафинсодержащих растворителей и твердых нефтяных углеводородов, известных для этих целей, так как основным отличительным признаком от известных составов является наличие пластификатора –полиэтиленгликоля с молекулярной массой более 1500, и соотношение применяемого ПЭГа с вязкостью растворителя.
После проведения всех процедур, готовый продукт охлаждается до 30-50°С при заполнении в пластиковую тару и до 60-70°С при заполнении в металлическую тару.
Указанным способом по примерам 1-3 были приготовлены образцы антикоррозионных составов, представленных в таблице 1, характеристики которых, определенные по соответствующим ГОСТам, приведены в таблице 2.
Таблица 1
| Компоненты | Составы по примерам, %мас. | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Дистилляты, нефтяные, гидроочищенные С20-С50 Дистилляты нефтяные, гидроочищенные С20-С50, парафиновые Дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые |
86 | 84 | 82 |
| Церезин | 5 | - | - |
| Вазелин технический | - | 6 | - |
| Битум | - | - | 7 |
| Сульфонат бария или смесь сульфонатов натрия и бария в любом соотношении |
5 | ||
| 8 | 10 | ||
| ПЭГ-1500 | 4,0 | ||
| ПЭГ-2000 | 2,0 | ||
| ПЭГ-4000 | 1,0 |
Готовый защитный состав соответствует установленным нормам, приведенным в таблице 2.
Таблица 2.
| Наименование показателя состава |
Норма | Метод испытания |
| Примеры 1-3 | ||
| 1. Внешний вид | Прозрачная маслянистая жидкость кремового цвета (при разной концентрации красителя от светло-желтого до светло-желто-зеленого), без запаха | ГОСТ 20841.1 |
| 2. Плотность при 20°С, кг/м3, не более |
1020-1100 | ГОСТ 3900 |
| 3. Вязкость кинематическая при 20°С, мм2/с, не более | 58-60 | ГОСТ 33 |
| 4. Температура застывания, °С, не выше | Минус 18-20 | ГОСТ 20287 |
| 5.Наличие хлорорганических соединений | Отсутствие | ГОСТ Р 52247 |
| 6. Массовая доля нефтяных углеводородов, % | 81-86 | ГОСТ 13379 |
| 7. Массовая доля химических ингибиторов, % | 5-10 | ГОСТ 17537 |
| 8.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не менее | 200 | ГОСТ 4333 |
| 9. Содержание механических примесей, % масс, не более | 0,03 | ГОСТ 10577 |
Рабочие показатели защитного материала представлены в таблице 3.
Таблица 3.
| № | Показатель | Значения рабочих показателей по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | Цвет пленки | желтый | желтый | черный |
| 2 | Консистенция | Тиксотропная прозрачная | Тиксотропная прозрачная | Тиксотропная непрозрачная |
| 3 | Внешний вид | Однородная гладкая | Однородная гладкая | Однородная гладкая |
| 4 | Термостойкость пленки °С, не менее | 100 | 100 | 100 |
| 5 | Коррозионная защита металла, ГОСТ 28084-89 г/м2⋅сут, не более | 0,011 | 0,011 | 0,011 |
Таким образом показано, что новый состав антикоррозионного материала по изобретению, позволяет осуществлять необходимую защиту металлической поверхности днища автомобиля. Введение в защитный состав полиэтиленгликолей с молекулярной массой от 1500 до 4000 позволило обеспечить его нестекание с вертикальных поверхностей и одновременно расширить диапазон рабочих температур для нанесения (+5°C - +40°C) , повысить структурную однородность и тиксотропность материала вне зависимости от того, какой вязкости используют нефтяной растворитель, в качестве которого можно использовать широкий диапазон нефтяных гидроочищенных углеводородных фракций с различным содержанием парафинов и с количеством атомов углерода в цепи от 20 до 50.
Защитный антикоррозионный материал, содержащий твердые нефтяные углеводороды, пластификатор, ингибитор коррозии и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве твердого нефтяного углеводорода он содержит парафин, или вазелин, или битум, в качестве растворителя - дистилляты нефтяные гидроочищенные С20-С50 парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные тяжелые парафиновые, или дистилляты нефтяные гидроочищенные с вязкостью не менее 100 SUS, в качестве ингибитора коррозии - сульфонаты щелочных и/или щелочноземельных металлов, а в качестве пластификатора - полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 1500 до 4000, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Твердые нефтяные углеводороды | 5-7% |
| Ингибитор коррозии | 5-10% |
| Пластификатор | 1-4% |
| Органический растворитель | Остальное |
