композиция для антикоррозионного покрытия

Формула изобретения

1. КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ, включающая связующее-смесь поливинилбутираля и полимера конденсационного типа, наполнитель и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кислотный ингибитор коррозии-спиртовой раствор полиакриловой или полиметакриловой кислоты с относительной вязкостью 1,1 1,5, в качестве наполнителя смесь порошкообразных цинка, алюминия и каолина при их массовом соотношении соответственно (10 20) 1 1, в качестве полимера конденсационного типа полиметилфенилсилоксан, в качестве органического растворителя низшие алифатические спирты C₁ C₄ или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Связующее 10 15

Указанный раствор полиакриловой или полиметакриловой кислоты 0,5 - 3,0

Наполнитель 110 120

Органический растворитель 85 90

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она в качестве связующего содержит поливинилбутираль и полиметилфенилсилоксан при их массовом соотношении 1 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозионного покрытия на черные металлы и цветные металлы и может быть использовано для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических емкостей, в частности, например, стальных баков аккумуляторов в системах теплоснабжения для хранения горячей воды, а также металлоконструкций, подвергающихся воздействию, например, морской воды, масел или бензина.

Особенно актуальна задача создания антикоррозионных покрытий для защиты поверхности баков аккумуляторов горячей воды (емкость до 25 тыс. м³), так как они полностью выходят из строя после эксплуатации всего в течение 5-6 лет. Наиболее рациональными являются в этом случае покрытия на основе полимерных связующих, так как обеспечивают простоту нанесения на крупногабаритные изделия распылением, возможность реставрации поврежденного покрытия и сравнительную его дешевизну. Широко используются в качестве антикоррозионных защитных покрытий композиции на основе акриловых полимеров (полиакриловой, полиметакриловой кислот, полиметалметакрилата, полиакрилонитрила).

Известно [1] антикоррозионное покрытие на основе полиметакриловой кислоты (ПМАК) и полиметилметакрилата (ПММА), предназначенное для защиты внутренних поверхностей вспомогательного котельного оборудования, например мокрых золоуловителей. Антикоррозионная композиция в соответствии с [1] представляет собой продукт полимеризации метилметакрилата (ММА) полиметилметакрилат (ПММА) с добавлением 0,5% диметиланилина и 1,5-4,5 об. инициатора (перекись бензоила) в виде 30%-ной дисперсии его в дибутилфталате. Дисперсия инициатора вводится в состав непосредственно перед нанесением покрытия. Для повышения термостойкости покрытия (возможность эксплуатации его при 65-70^оС) в композицию непосредственно перед ее нанесением вводят 5-10 мас. метакриловой кислоты (МАК). ПММА получают полимеризацией ММА при 95-98^оС в присутствии 0,02-0,05 мас.инициатора (азобисизобутиронитрила) и 0,002-0,005 мас. ингибитора (гидрохинон) до получения вязкости 100-250 с (по воронке ВЗ-4). Полученное по [1] покрытие является, однако, недостаточно термостойким эксплуатируется оно при температуре не выше 65-70^оС.

Известна также противокоррозионаня латексная композиция для металлических поверхностей [2] включающая 20-30 мас. полиакрилового, полистиролакрилового или поливинилацетатного латекса, 5-10 мас. натурального масла (льняного, соевого, арахисового, тунгового) и 5-15 мас. основного фосфата цинка xZnO ZnHPO₃ (х 0,5-10).

Недостатками композиции [2] является использование пищевых растительных масел, длительный срок сушки и склонность к растрескиванию из-за старения.

Известен [3] антикоррозионный состав, предназначенный для получения термостойких и влагостойких покрытий по металлу. Композиция содержит, мас.ч. связующее 31-52 смесь фенолоформальдегидной смолы (ФФС) с оксидированным полибутадиеном или сополимером стирола с бутадиеном; фосфорную кислоту и ненасыщенную кислоты С₈-С₂₄ в качестве ингибиторов коррозии 0,1-3,0 и 2-8,0 соответственно; пластификатор алкилфенолполигликолевый эфир 1-4; метилфенилполисилоксан 1-5 и наполнитель (чешуйчатый алюминий, графит, оксид железа, хрома или свинца, сульфат бария, карбид кремния, тальк, каолин) 100-300.

Композиция [3] предназначена главным образом для нанесения покрытий на консервные банки и вследствие этого должна выдержать кратковременное воздействие воды при высоких температурах на стадии стерилизации изделий. Кроме того, композиция содержит ФФС, не отвечающую требованиям экологии.

Известна [4] композиция для антикоррозионной защиты металлических поверхностей котлоагрегатов. Композиция содержит в качестве связующего полиметилфенилсилоксановую смолу (48,5-59,0 мас.ч.) в качестве наполнителя смесь талька, слюды, маршалита, оксида хрома, асбеста амфиболитового и оксида титана при их массовом соотношении в смеси соответственно 1:1:1:0,5:0,2:0,2 (48,4-58,5 мас. ч.) и в качестве ингибитора коррозии нитрит натрия (0,1-0,5 мас.ч.).

Антикоррозионное покрытие, полученное из данной композиции, пригодно для эксплуатации в очень жестких условиях в кипящей концентрированной (до 70%) серной кислоте при температурах до 200^оС. Однако недостатком такой композиции является наличие в ее составе канцерогенных компонентов оксида хрома и асбеста.

Известен антикоррозионный состав [5] пригодный к сравнительно жестким условиям эксплуатации (морская вода, 40^оС). Состав содержит в качестве связующего смесь спиртового раствора ФФС и поливинилбутираля (ПВБ) при соотношении (4-4,5):1, наполнитель в виде талька и алюминиевой пудры, хромат цинка и спиртовый раствор ортофосфорной кислоты в качестве ингибитора коррозии и смесь органических растворителей (этиловый или изопропиловый спирт и ацетон).

Недостатком композиции является использование в ее составе ФФС, не удовлетворяющей требованиям экологии, и длительный срок отверждения (5-7 сут при комнатной температуре).

Ближайшей по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является антикоррозионная композиция, включающая связующее на основе смеси ПВБ и крезолоформальдегидной смолы, наполнитель смесь железокислого пигмента и талька и органический растворитель. Композиция указанного состава выпускается под маркой ВЛ-515 (ТУ 6-10-1052-70) и предназначена для защиты внутренней поверхности емкостей, подвергающихся постоянному или периодическому воздействию горячей воды при температуре до 70^оС, горячего минерального масла, бензина различных марок и дизельного топлива [6] Сушку покрытия производят в естественных условиях (24 ч) или при 120^оС (1 ч).

Недостатком композиции является ее недостаточная термостойкость, а также использование ее в составе крезолоформальдегидной смолы, экологически вредной.

Задачей изобретения является создание термостойкой, экологически чистой антикоррозионной композиции, обладающей высокой адгезией к черным металлам, покрытий из которой способно к длительной эксплуатации в горячей воде при температурах до 100^оС.

Поставленная задача решается тем, что антикоррозионная композиция, содержащая связующее смесь полимера конденсационного типа и поливинилбутираля, наполнитель и органический растворитель дополнительно содержит кислотный ингибитор коррозии спиртовой раствор полиакриловой или полиметакриловой кислоты с относительной вязкостью 1,1-1,5, в качестве полимера конденсационного типа содержит полиметилфенилсилоксан, в качестве наполнителя смесь порошкообразных цинка, алюминия и каолина при их массовом соотношении соответственно (10-20): 1: 1, а в качестве растворителя низшие алифатические спирты С₁-С₄ или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Связующее 10,0-15,0

Кислотный ингибитор коррозии 0,5-0,3 Наполнитель 110-120 Растворитель 85-90

Соотношение (массовое) поливинилбутираля и полиметилфенилсилоксана в композиции предпочтительно равно 1:1.

ПМАК или полиакриловую кислоту (ПАК) использовали в виде спиртовых растворов (низшие алифатические спирты С₁-С₄) концентрацией 10-20 мас. с относительной вязкостью 1,1-1,5. Соотношение полиметилфенилсилоксана (ПМФС) и ПВБ в зависимости от их вязкости и конкретного назначения композиции варьируется от 3: 1 до 1:3, предпочтительно 1:1 (мас.). Композиция заявляемого состава отличается хорошей технологической стабильностью состава (отсутствие расслоения в течение 1-3 мес.), высокой укрывистостью, позволяет получить беспористое плотное покрытие с высокой адгезией и высокими защитными свойствами в условиях эксплуатации.

В композиции использовали: в качестве полиметилфенилсилоксана смолы К-47 (ТУ 6-02-563-75), К-101 (ТУ 6-02-625-76), К-9 (ТУ 6-02-907-79); ПВБ (ГОСТ 9439-73); этиловый спирт (ТУ 6-09-1710-77), изопропиловый спирт (ТУ 6-09-1718-91), бутиловый спирт (ГОСТ 6006-78); алюминиевую пудру марки ПАП-1 или ПАП-2 по ГОСТ 5494-71, порошок цинковый по ГОСТ 12601-76, каолин по ГОСТ 19608-74.

ПАК или ПМАК получали полимеризацией соответственно АК или МАК в изопропиловом спирте при температуре 75-80^оС в присутствии 10% инициатора, например перекиси бензоила, до получения продукта с относительной вязкостью 1,1-1,5; концентрация сополимера при этом может лежать в пределах 10-20 мас. Использовали АК по ТУ 6-0941-31-83, МАК по ОСТ 6-01226-78.

Испытания покрытия, полученного из заявляемой композиции, проводили следующим образом. Адгезию определяли на образцах с надрезом по ГОСТ 15140-78, на грибках, методом отрыва марок, с помощью адгезиометра ВСМ-74. Прочность покрытия при изгибе определяли на образцах из черной полированной жести, размером 100-150х20-50х0,25-0,31 мм по ГОСТ 6806-73, при ударе по ГОСТ 4765-73 на образцах-пластинах из листовой стали размером 120х90х0,8-1,0 мм; стойкость к воде и 3%-ному раствору NaCl определяли по ГОСТ 9.404-80 на образцах стержнях из горячекатанной стали диаметром 13 мм, длиной 100 мм. Покрытие наносили в 2 слоя кистью с промежуточной сушкой слоя в течение 1 ч при 18-20^оС. Перед испытанием образцы кондиционировали в течение 14 сут.

П р и м е р 1. 2,20 кг ПМФС (смола К-47) вводили в 15 кг этилового спирта и перемешивали до полной растворимости, параллельно растворяли 2,20 кг ПВБ в 20 кг этилового спирта в течение 6 ч при температуре 50-60^оС. Смешивали растворы ПМФС и ПВБ (массовое соотношение при этом равно 1:1) и вводили 1,2 кг спиртового раствора ПМАК с относительной вязкостью 1,1, добавляли 6 кг этилового спирта и перемешивание продолжали еще в течение 1 ч при нормальной температуре. 47,62 кг цинковой пудры, 2,38 кг каолина и 2,38 кг алюминиевой пудры вводили при комнатной температуре при перемешивании в приготовленный раствор связующего в растворителе с добавлением кислотного ингибитора и перемешивание продолжали в течение 0,5 ч. Из полученной композиции готовили покрытие на стандартных образцах из стали 3 для определения адгезии, прочности при изгибе, прочности при ударе и стойкости к воде и 3% -ному раствору NaCl. Данные по составу композиции и свойствам полученного покрытия по примеру 1 и всем последующим, в том числе контрольным, примерам приведены в табл.1 и 2.

Как видно из приведенных данных, заявляемая композиция отличается чрезвычайно высокой стойкостью к кипящей воде (свыше 500-1000 ч) и отвечает требованиям экологии: соответствуя 3-му классу опасности (умеренно опасный) по ГОСТ 12.1.007; не меняет показателей запаха, цветности, рН питьевой воды.