ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения противокоррозионного пигмента

Классы МПК:C09C1/24 оксиды железа 
C09C1/28 соединения кремния 
C09C1/40 соединения алюминия 
C09C1/02 соединения щелочноземельных металлов или магния 
C09D5/08 краски для защиты от коррозии 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ПигБи" (ООО "НПП "ПигБи") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-20
публикация патента:

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Противокоррозионный пигмент получают на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O 3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al 2O3 1,45-3,12. Аспирационную пыль смешивают в сухом виде с доломитовой мукой, содержащей двойную углекислую соль кальция и магния в количестве 80-95 мас.%, при соотношении аспирационная пыль:доломитовая мука, мас.%, равном 60-40:40-60 соответственно. Полученную смесь прокаливают в течение 3-5 ч при температуре 700-800°C. Изобретение позволяет упростить получение противокоррозионного пигмента, снизить температуру прокаливания. 1 табл., 28 пр.

Способ получения противокоррозионного пигмента

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями.

Известно, что основную защитную функцию в системе лакокрасочных покрытий на металлах выполняют грунтовки, противокоррозионное действие которых в значительной мере определяется содержанием и типом пигментов. Наиболее эффективными в этом аспекте являются противокоррозионные пигменты-ингибиторы, присутствие которых в составе покрытия позволяет подавлять коррозионные процессы даже при нарушении их сплошности. Однако наиболее широко используемые пигменты-ингибиторы, например, хром- и свинецсодержащие, обладают высокой токсичностью.

Группу противокоррозионных пигментов, представляющих экологически безвредную альтернативу хром- и свинецсодержащим пигментам, представляют собой ферриты - смешанные оксиды шпинельной структуры общей формулы MeO·Fe2O3, где Me - магний, цинк, олово, медь, кальций, кадмий, кобальт, барий, стронций, железо, марганец, см. книгу Корсунский Л.Ф., Калинская Т.В., Степин С.Н. Неорганические пигменты. Справ, изд. - СПб.: Химия, 1992. С.138; статьи: Свобода М. Свойства ферритов цинка и кальция как противокоррозионных пигментов // Защита металлов. - 1988. - Т. 24. - № 1. -С.44-47; Лепесов К.К., Гурьева Л.Н., Васильева Л.С.Физико-химические и защитные свойства ферритов металлов (кальция, магния, цинка) // Ж. прикл. химии. - 1991. - Т.64. - № 2. - С.422-425; Коррозионно-электрохимические свойства в системах сталь-ферриты щелочноземельных металлов / К.К. Лепесов, Л.Н. Гурьева, Л.С. Васильева // Конгр. "Защита-92", М.: 6-11 сент. 1992. Расшир. тез. докл. - С.158.; Защитные свойства некоторых ферритных металлов / К.К. Лепесов, Л.Н.Гурьева, Л.С.Васильева // Теория и практ. электрохим. процессов и экол. аспекты их использ.: Тез. докл. Всерос. науч.-практ.конф., Барнаул, - 1990. - С.210. Эти пигменты относятся к противокоррозионным, защищающим металл посредством придания щелочной реакции коррозионной среде, проникающей к металлу.

Известен способ получения противокоррозионного пигмента - феррита кальция из оксидов железа и кальция, см. Пат. Франции 2396051, МПК C09D 5/08, 1979.

Однако в последнее время, в связи с истощением сырьевой базы происходит значительное удорожание противокоррозионных пигментов, поэтому больше внимания стало уделяться получению пигментов из отходов производства, см. Макаров В.И., Ладыгина О.В., Индейкин Е.А. Ферриты кальция на основе гальваношламов - новый эффективный вид антикоррозионных пигментов // Лакокрасочные материалы. - 1999. - № 5 - С.3-4.

С одной стороны, многие техногенные отходы содержат ценные компоненты, а с другой, создают в местах захоронения экологические проблемы. Во многих случаях такие отходы характеризуются высокой дисперсностью. Это исключает необходимость предварительного измельчения и активации их поверхности при проведении гетерогенных реакций синтеза на их основе. Поэтому их использование при получении противокоррозионных пигментов является перспективным путем снижения их стоимости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ получения противокоррозионного пигмента на основе отхода производства, включающий сушку с последующим прокаливанием и размол до требуемой степени дисперсности, в котором в качестве отхода используют отход электропечей литейного производства - аспирационную пыль, содержащую, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12, которую смешивают с гидроксидом кальция в воде при соотношении указанной аспирационной пыли и гидроксида кальция, мас.%, равном 89-92:8-11, соответственно, и массовом соотношении указанной смеси и воды, равном 1:1 соответственно, с последующей просушкой, прокаливанием при 820-900°С в течение 3,5-5,5 ч., см. RU Патент 2391365, МПК C09C 1/24 (2006.01), C09C 1/02 (2006.01), C09D 5/08 (2006.01), 2008.

Недостатками способа является сложность технологии получения, заключающейся в наличии стадий смешения компонентов с водой и с последующего удаления воды сушкой, и повышенная температура прокаливания шихты, 820-900°C.

Задачей изобретения является упрощение технологии получения противокоррозионного пигмента за счет снижения числа операций и температуры.

Техническая задача решается тем, что в способе получения противокоррозионного пигмента на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12, путем смешения аспирационной пыли с компонентом, образующим феррит при химическом взаимодействии с оксидами железа в составе аспирационной пыли, с последующим прокаливанием смеси, в качестве компонента, образующего феррит при химическом взаимодействии с оксидами железа в составе аспирационной пыли, используют доломитовую муку, содержащую двойную углекислую соль кальция и магния в количестве 80-95 мас.%, которую смешивают с аспирационной пылью в сухом виде при соотношении аспирационная пыль: доломитовая мука равном, мас.%, 60÷40:40÷60, соответственно, а прокаливание ведут в течение 3-5 ч при температуре 700-800°С.

Решение технической задачи позволяет упростить технологию получения противокоррозионного пигмента за счет исключения стадий смешения компонентов смеси в воде с последующим ее удалением сушкой, а также снижения температуры прокаливания, что позволяет снизить энергетические затраты на его получение.

Доломитовая мука - это размол доломита, используется в качестве удобрения для многих культур, а также в качестве наполнителя при производстве сухих строительных и асфальтобетонных смесей.

Полученный противокоррозионный пигмент представляет собой высокодисперсный порошок темно-коричневого цвета, состоящий из ферритов магния и кальция.

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1 конкретного выполнения получения пигмента.

Противокоррозионный пигмент получают следующим образом:

смешивают в сухом виде 60 г (60 мас.%) аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12, с 40 г (40 мас.%) с компонентом, образующим феррит при химическом взаимодействии с оксидами железа в составе аспирационной пыли, в качестве которого используют доломитовую муку, содержащую двойную углекислую соль кальция и магния в количестве 80 мас.%, при соотношении доломитовая мука: аспирационная пыль, равном 40:60, полученную смесь прокаливают при температуре 700°C в течение 3 часов, а затем измельчают до требуемой степени дисперсности.

Примеры 2-28 аналогичны примеру 1. Режимные условия получения пигмента и противокоррозионные свойства полученных образцов приведены в таблице 1.

Для доказательства противокоррозионных свойств полученных пигментов были исследованы взаимодействие их водных вытяжек со сталью и защитные свойства покрытий пигментированных ферритным пигментом. В качестве объекта сравнения использовали ферритный пигмент, полученный в соответствии с патентом RU 2391365, МПК C09C 1/24 (2006.01), C09C 1/02 (2006.01), C09D 5/08 (2006.01), 2008, (прототип). Испытание на противокоррозионные свойства проводили следующим образом.

В качестве образцов используют кузовную сталь 08 кп.Перед противокоррозионными испытаниями осуществляют абразивную обработку поверхности с последующим обезжириванием уайт-спиритом и ацетоном.

Противокоррозионные свойства пигментных вытяжек оценивают по плотности тока коррозии стали в фоновом электролите и электролите с водной вытяжкой пигмента.

В качестве фонового электролита используют 3%-ный водный раствор хлорида натрия. Водные вытяжки пигментов готовят в соответствие с методикой, описанной в книге, см. И.А. Горловский, А.А. Индейкин, И.А. Толмачев Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам, 1990, Л.: Химия, С.188.

15 г пигмента помещают в химический стакан вместимостью 150-300 мл, приливают цилиндром 50 мл дистиллированной воды, нагревают до кипения и кипятят в течение 30 мин. Суспензию охлаждают, фильтрат заливают в цилиндр и доводят его объем до 50 мл дистиллированной водой, после чего смешивают с равным объемом 6%-ного раствора хлорида натрия. Полученный электролит используют для испытаний через сутки после приготовления.

Плотность тока коррозии стали находят из потенциодинамических поляризационных кривых, снятых на потенциостате со скоростью 0,2 мВ/с в области потенциала коррозии (±30 мВ) по методике, описанной в статьях, см. Елисаветский А.М., Ратников В.П., Власов В.В., Каталов В.И. Расчет параметров уравнений кинетики коррозионных процессов. Лакокрасочные материалы, № 6, 1997, с.26-28., Абросимова Л.А., Каюмов А.А., Светлаков А.П., Воробьев Е.С. Определение тока коррозии компьютерной обработкой поляризационных кривых // Лакокрасочные материалы и покрытия. Современное состояние и тенденции развития; Сб. статей Всероссийской науч.-технич. конф. студентов и молодых ученых, Декабрь 2005. Казанский государственный технологический университет. - Казань, 2005. С.99-103.

Из водной вытяжки горячего экстракта отбирают пипеткой 100 мл, переносят в фарфоровую чашку и выпаривают досуха на водяной бане, остаток высушивают в термостате при 105±2°C до постоянной массы.

При определении противокоррозионных свойств покрытий, пигментированных ферритным пигментом, в качестве пленкообразующей основы использовали алкидный лак ПФ-060 (ГОСТ 19007), содержание ферритного пигмента в покрытии составляло 6 мас.%. Грунтовки, используемые при формировании покрытий, получали диспергированием пигментной части в алкидном лаке ПФ-060 на лабораторном бисерном диспергаторе до степени дисперсности 30 ед. по прибору «Клин».

Перед нанесением грунтовки тщательно перемешивют и фильтруют через сито с сеткой номеров 01-02 (ГОСТ 6613-86) и разбавляют до рабочей условной вязкости по вискозиметру В3-246 при температуре 20±2°C уайт-спиритом. Период между подготовкой поверхности и нанесением лакокрасочного материала (ЛКМ) не превышал двух часов.

Грунтовки наносият в три слоя спиральным ракелем Spiral Film Applicator Model 358. Формирование лакокрасочного покрытия (ЛКП) осуществляют в естественных условиях в течение 3 суток. Толщина трехслойного покрытия составляет 30-40 мкм.

Толщину ЛКП определяют с помощью индикаторного толщиномера ТЛКП. Для проведения электрохимических испытаний используют двухэлектродную ячейку, которую готовят наклеиванием на образец стеклянного цилиндра с внутренним диаметром 3 см. Рабочими электродами служат участок покрытия, образующий дно стакана с площадью 7,07 см2 и параллельно расположенная стальная пластина.

Данная система рассматривалась как общий конденсатор с потерями, обкладками которого служит стальной субстрат и электролит, а диэлектрической прокладкой лакокрасочное покрытие.

Используя переменно-токовый метод исследования, определяют электрическую емкость (С) при частоте 1 кГц с помощью измерителя иммитанса Е7-21. Этот показатель обратно пропорционален изолирующей способности покрытия.

С помощью pH-метра pH-150М измеряют значения неравновесного электродного потенциала стали с покрытием, установившиеся в течение 1000 часов испытаний. Смещение потенциала в область более высоких значений отвечает повышению эффективности противокоррозионного действия покрытия.

Как видно из примеров конкретного выполнения, полученные по заявляемому способу пигменты по противокоррозионным свойствам превосходят прототип (см. таблицу 1).

При температуре ниже 700°C в реакции ферритообразования участвует только карбонат магния (через образование оксида), в связи с чем, образующийся продукт обладает недостаточно высокими противокоррозионными характеристиками. При температуре прокаливания шихты выше 800°C противокоррозионные свойства ферритного пигмента и покрытий на его основе значительно снижаются.

Заявляемая совокупность признаков позволяет упростить технологию получения противокоррозионного пигмента за счет исключения стадий смешения компонентов смеси в воде с последующим ее удалением сушкой, а также снижения температуры прокаливания, что позволяет снизить энергетические затраты на его получение, а следовательно и его стоимость.

Таблица 1
Режимные условия получения пигмента заявляемым способом и противокоррозионные свойства полученных образцов и по прототипу.
№ примераСостав смеси, мас.%Условия прокаливания Электрическая емкость системы окрашенная сталь-электролит, нФ Коррозионный потенциал стали с покрытием, мВ (н.в.э.) Плотность тока коррозии, А/см2
Температура,°С*Время, ч
12 345 67
1 Доломитовая мука с содержанием двойной углекислой соли кальция и магния в количестве 80 мас.%, 40 Аспирационная пыль 60700 34,7190 4.82·10-7
2 54,4 1805.01-10-7
3750 34,1 1655.37·10-7
44 4,21755.92·10 -7
5 54,3160 5.61·10-7
6 8003 4,7170 6.28·10-7
7 54,5 1555.48·10-7
8Доломитовая мука с содержанием двойной углекислой соли кальция и магния в количестве 85 мас.%, 45 Аспирационная пыль 55 70034,0 2405.67·10-7
95 4,22505.69·10 -7
10 75034,6 2156.05·10-7
114 3.92805.85·10 -7
12 54,2260 5.95·10-7
13 8003 4,1250 6.01·10-7
14 54,7 2206.19·10-7

Продолжение таблицы
12 345 67
15 Доломитовая мука с содержанием двойной углекислой соли кальция и магния в количестве 90 мас.%, 50 Аспирационная пыль 50700 34,3215 6.12·10-7
16 54,3 2206.15·10-7
17 75034,3 1806.15·10-7
184 4,32505.25·10 -7
19 54,3230 5.42·10-7
20 8003 4,2210 6.25·10-7
21 54,3 1806.38·10-7
22Доломитовая мука с содержанием двойной углекислой соли кальция и магния в количестве 95 мас.%, 60 Аспирационная пыль 40 70034,1 1606.25·10-7
235 4,21506.37·10 -7
24 75034,5 1606.22·10-7
254 4,02206.35·10 -7
26 54,2180 6.18·10-7
27 8003 4,2190 6.37·10-7
28 54,4 1806.42·10-7
29 Противокоррозионные свойства по прототипу 4,81406.45·10 -7

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения противокоррозионного пигмента на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%:

Fe2O3 63,9-70,0
FeO 7,0-11,32
SiO2 8,9-16
Al2O3 1,45-3,12,


путем смешения аспирационной пыли с компонентом, образующим феррит при химическом взаимодействии с оксидами железа в составе аспирационной пыли, с последующим прокаливанием смеси, в качестве компонента, образующего феррит при химическом взаимодействии с оксидами железа в составе аспирационной пыли, используют доломитовую муку, содержащую двойную углекислую соль кальция и магния в количестве 80-95 мас.%, которую смешивают с аспирационной пылью в сухом виде при соотношении аспирационная пыль: доломитовая мука, мас.%, равном 60-40:40-60 соответственно, а прокаливание ведут в течение 3-5 ч при температуре 700-800°C.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2505571

patent-2505571.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C09C1/24 оксиды железа 

Класс C09C1/28 соединения кремния 

Патенты РФ в классе C09C1/28:
способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема -  патент 2526454 (20.08.2014)
цветопеременные пигменты высокой электрической проводимости -  патент 2514923 (10.05.2014)
способ получения керамического алюмокобальтоксидного пигмента на основе наноразмерного мезопористого синтетического ксонотлита -  патент 2493185 (20.09.2013)
способ приготовления продукта из обработанного минерального наполнителя, полученный продукт из минерального наполнителя и его применения -  патент 2463325 (10.10.2012)
диоксиды кремния с модифицированной поверхностью -  патент 2445261 (20.03.2012)
технология полиолефиновой дисперсии, примененная для песка, покрытого смолой -  патент 2418012 (10.05.2011)
песок с многослойным полимерным покрытием -  патент 2415166 (27.03.2011)
неорганический пигмент на основе кремнезема и способ его получения -  патент 2404216 (20.11.2010)
способ и устройство для экстракции веществ из модифицированных силаном наполнителей -  патент 2383572 (10.03.2010)
гидрофобный диоксид кремния и его применение в силиконовом каучуке -  патент 2358908 (20.06.2009)

Класс C09C1/40 соединения алюминия 

Патенты РФ в классе C09C1/40:
способ получения керамического алюмокобальтоксидного пигмента на основе наноразмерного мезопористого синтетического ксонотлита -  патент 2493185 (20.09.2013)
способ получения синего алюмокобальтового пигмента -  патент 2484025 (10.06.2013)
способ получения алюмоникелевого пигмента -  патент 2482143 (20.05.2013)
способ получения синего кобальт-алюминиевого пигмента -  патент 2471834 (10.01.2013)
карбонат-гидроксодиалюминаты кальция с габитусом кристаллов в виде гексагональных пластинок -  патент 2448047 (20.04.2012)
пигменты и полимерные композиционные материалы, содержащие их -  патент 2397189 (20.08.2010)
пигментная композиция в форме водной суспензии -  патент 2392223 (20.06.2010)
частицы основной соли алюминия, содержащей анион органической кислоты, способ их получения и их применение -  патент 2360900 (10.07.2009)
антикоррозионный пигмент -  патент 2287544 (20.11.2006)
способ получения пигмента для изготовления бумаги и картона -  патент 2283393 (10.09.2006)

Класс C09C1/02 соединения щелочноземельных металлов или магния 

Патенты РФ в классе C09C1/02:
способ получения уплотненного материала с обработанной поверхностью, пригодного для обработки на одношнековом оборудовании обработки пластмасс -  патент 2528255 (10.09.2014)
способ улучшения непрозрачности -  патент 2527219 (27.08.2014)
способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью, использующий слабую кислоту, конечные продукты и их применение -  патент 2520452 (27.06.2014)
способ получения осажденного карбоната кальция -  патент 2520437 (27.06.2014)
применение полиэтилениминов как добавки в водных суспензиях материалов, включающих карбонат кальция -  патент 2519459 (10.06.2014)
способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью и его применение -  патент 2519037 (10.06.2014)
осажденный карбонат магния -  патент 2518895 (10.06.2014)
способ получения осажденного карбоната кальция с применением полимера с низким зарядом, содержащего акрилат и/или малеинат -  патент 2509788 (20.03.2014)
способ производства материалов из карбоната кальция с улучшенными адсорбционными свойствами поверхности частиц -  патент 2499016 (20.11.2013)
способ изготовления водных суспензий минеральных материалов или высушенных минеральных материалов, получаемые продукты, а также их применение -  патент 2494127 (27.09.2013)

Класс C09D5/08 краски для защиты от коррозии 

Патенты РФ в классе C09D5/08:
антикоррозионная композиция и способ получения покрытий на ее основе -  патент 2529545 (27.09.2014)
керамические частицы и композиции покрытий, включающие упомянутые частицы -  патент 2524575 (27.07.2014)
водно-дисперсионная защитная лакокрасочная композиция -  патент 2522010 (10.07.2014)
органосиликатная композиция -  патент 2520481 (27.06.2014)
пропиточный состав на полимерой основе кольматирующего действия ультракорд для защиты поверхностного слоя бетона, цементно-бетонных и асфальтобетонных покрытий -  патент 2516397 (20.05.2014)
смеси, содержащие кремнийорганические соединения, и их применение -  патент 2516298 (20.05.2014)
органосилановые композиции для покрытий и их использование -  патент 2514962 (10.05.2014)
способ получения антикоррозионного пигмента - фосфата хрома -  патент 2510410 (27.03.2014)
адгезия красочного слоя с помощью поливиниламинов в кислотных водных антикоррозионных средствах, содержащих полимеры -  патент 2504601 (20.01.2014)
антикоррозионное защитное полимерное покрытие -  патент 2502764 (27.12.2013)


Наверх