Грунтовка-модификатор ржавчины

Грунтовка-модификатор ржавчины

Реферат

 

Изобретение относится к области антикоррозионной защиты строительно-монтажных конструкций и может быть использовано в автомобильной промышленности, в судоремонтной, на предприятиях цветной металлургии, в энергетике и других отраслях народного хозяйства. Грунтовка-модификатор ржавчины содержит, мас.%: ортофосфорную кислоту 22,5-23,5, жидкое стекло 1,5-1,7, растворитель 15,4-16,2, воду 23,8-24,8, окислитель 18,3-19,0, золу-унос 9,8-10,9, пленкообразователь 1,5-1,7, раствор пигмента-наполнителя 2,5-2,7 и фенольную смолу 0,9 - 1,1. 1 табл., 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к химической промышленности, может быть использовано в различных областях народного хозяйства: в строительной промышленности при антикоррозионной защите строительно-монтажных конструкций, в автомобильной промышленности, в судоремонтной промышленности, на предприятиях цветной металлургии, в энергетике при защите пиний электропередач, для защиты от коррозии мостов, эстакад, резервуаров для хранения топлива, металлоконструкций метрополитена, сельскохозяйственной техники и др.

Известна грунтовка на основе ортофосфорной кислоты и растворителей для обработки проржавленных металлических поверхностей (а.с. N 249520), но это очень дорогой состав вследствие дороговизны гуанидина салицилового, и он лишь преобразует ржавчину, не обеспечивая необходимой минимальной защиты металла.

Известна грунтовка-модификатор ржавчины, включающая в себя натриевое жидкое стекло, воду, дубовый экстракт и щавелевую кислоту (a.c. N 1142491), но такой состав кроме преобразующей способности может защитить сталь не более чем на 2-2,5 месяца по данным наших исследований.

Известен грунт (а.с. N 563148) на основе ортофосфорной кислоты, ацетона, щавелевой кислоты, но такой грунт имеет недостаточную коррозионную стойкость.

Известна паста для очистки металлических поверхностей на основе ортофосфорной кислоты, жидкого стекла, этилового спирта, бутилцеллозольва, метиленхлорида, каолина и воды (а.с. N 985149), но такая грунтовка коррозионно-опасна и по нашим исследованиям может использоваться в качестве самостоятельного грунта не более двух суток, через 1-1,5 сут необходимы последующие покровные слои. Таким образом, коррозионная стойкость недостаточна.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой грунтовке является грунтовка-модификатор ржавчины на основе ортофосфорной кислоты, жидкого стекла, сульфитно-спиртовой барды, золы-уноса, эпоксидной смолы и ацетона (заявка N 4806619), но такая грунтовка при полимеризации дает частичное растрескивание планки, что ухудшает качество покрытия. Кроме того, известная грунтовки имеет недостаточную водостойкость и атмосферостойкость, что в конечном итоге снижает ее качество, при нанесении ее во влажных условиях (влажность выше 75%) наблюдается моление покрытия, что говорит о начальной стадии деструкции его. В условиях длительного воздействия влаги и солнечного излучения в предлагаемом пленкообразователе происходит его деструкция, сопровождающаяся испарением летучих продуктов (например, эпихлоргидрина); планка набухает, размягчается, хотя стойкость эпоксидных смол к агрессивным солевым растворам хорошая.

Целью предполагаемого изобретения является увеличение водостойкости, атмосферостойкости, уменьшение растрескивания пленок, а также ускорение времени полимеризации. Поставленная цель достигается тем, что грунтовка-модификатор, содержащая ортофосфорную кислоту, растворитель, воду, пленкообразователь, золу-унос, окислитель, жидкое стекло, взятые в другом процентном соотношении, дополнительно содержит в качестве образователя коагуляционных структур растворы пигментов-наполнителей (железный сурик, сажа, окись хрома и др.), в качестве загустителя фенольные смолы при следующем соотношении компонентов, мас.

Ортофосфорная кислота 22,5-23,5 Жидкое стекло 1,5-1,7 Растворитель 15,4-16,2 Вода 23,8-24,8 Пленкообразователь 1,5-1,7 Зола-унос 9,8-10,9 Окислитель 18,3-19,0 Раствор пигмента-наполнителя 2,5-2,7 Фенольная смола 0,9-1,1 Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав грунтовки-модификатора ржавчины отличается от известного введением новых компонентов, а именно: растворов пигментов-наполнителей, например 70-80%-ных растворов пигментов в олифе и фенольной смолы в качестве загустителя, например карбамидоформальдегидной смолы или карбамидной смолы.

Совместным применением золы-уноса и пигментов с частицами другой формы и других размеров достигается более равномерное распределение частиц пигментов в золе-уносе, увеличивая плотность их упаковки, т.е. увеличивается объемная концентрация пигментов в пленке, что приводит к увеличению плотности покрытия, образованию коагуляционных структур, повышая его атмосферостойкость и водостойкость. Пигменты используются в виде их 70-80%-ных растворов в олифе, т. к. именно их растворы в олифе дают высокую укрывистость, кроме того, являясь дополнительным пленкообразователем, олифа смачивает и прочно удерживает частицы пигментов, образуя равномерное покрытие. Ускорителем этого процесса являются лигносульфонаты порошкообразные, поэтому олифу и пигменты тщательно перемешивают в их присутствии, что облегчает диспергирование пигментов в олифе.

Кроме того, введение пигментов уменьшает скорость осаждения золы-уноса, что неизбежно наблюдается при хранении грунтовки-модификатора. Без пигментов полное осаждение золы-уноса наблюдается за 3 ч, что постоянно вызывает необходимость перемешивания грунтовки при ее использовании, с использованием раствора пигментов в смеси с золой-уносом осаждение последней наблюдается за 48 ч.

Растворы пигментов в олифе, поглощая, отражая и рассеивая световые лучи, защищают покрытие от старения начальной стадии деструкции.

Кроме того, для увеличения водостойкости и снижения растрескивания покрытия введено незначительное количество фенольной смолы, например карбамидоформальдегидной смолы. Смола, соединяясь с пигментами, исключает усадочные явления в смеси с введенным пленкообразователем эпоксидной смолой, увеличивая при этом водо- и атмосферостойкость и исключая опасность растрескивания. Как загуститель, смола устраняет пористость, что способствует прочному сцеплению покрытия с металлом и уменьшает время полимеризации покрытия: без введения смолы время полимеризации покрытия наблюдается за 48-50 ч, с ее введением за 24-26 ч.

Примеры конкретного выполнения.

Для экспериментальной проверки грунтовки-модификатора ржавчины было подготовлено 24 состава по следующей технологии: смешивают эпоксидную смолу (ГОСТ 10597-76) с ацетоном (ГОСТ 2768- 67); 2/3 требуемого количества порошкообразных лигносульфонатов технических (ТУ 13-0281036-15-90) смешивают с водой, добавляют ортофосфорную кислоту (ГОСТ 16678-76). К полученному раствору добавляют раствор эпоксидной смолы, затем добавляют жидкое стекло. Раствор перемешивают. Вводят золу-унос. Одновременно 1/3 часть требуемых лигносульфонатов смешивают с введенным пигментом-наполнителем, в данном случае железным суриком, добавляют олифу ГОСТ 8135-74, затирают все вместе на краскотерке или, что хуже, в бетономешалке. Добавляют фенольную смолу, например, карбамидоформальдегидную (ГОСТ 14231-78). Составы готовят при следующем соотношении компонентов (см.таблицу).

Приготовленные составы наносили на ржавую пластину из углеродистой стали размером 90 х 60 мм с обеих сторон пластины. После 26-ти часов сушки грунтовки определялись водо- и атмосферостойкость по ГОСТ 9,401-91, наличие растрескивания микроскопом визуально с 10-тикратным увеличением; время полимеризации по степени высыхания (ГОСТ 19007-73).

Кроме обезжиривающих способностей и придания химстойкости за счет образования силикато-фосфатов жидкое стекло отверждает фенольную смолу, при содержании его ниже 1,5% не происходит ее отверждения, содержание жидкого стекла выше 1,7% уменьшает водостойкость покрытия.

В качестве окислителей введены порошкообразные лигносульфонаты со 100% -ным натриевым основанием, при концентрации от 18,3 до 19% усиливается химстойкость состава за счет образования более стойкой химической пленки. При большей концентрации лигносульфонатов наблюдается растрескивание покрытия, при содержании лигносульфонатов в составе грунтовки меньше 18,3% потребуется введение большего количества золы-уноса, что ухудшает технологичность смеси (требует длительного перемешивания перед употреблением, постоянного перемешивания во время нанесения смеси для предотвращения оседания золы-уноса, кроме того, при таких параметрах требуется больший диаметр сопла краскораспылителя, чтобы состав выходил свободно через краскораспылитель). Вышеперечисленные причины обусловливают содержание золы-уноса в пределах 9,8-10,9% Содержание золы-уноса ниже 9,8% приводит к понижению химстойкости покрытия.

В качестве пленкообразователя берем эпоксидную смолу, которая в сочетании с ортофосфорной кислотой обеспечивает химическую стойкость грунтовки. Отверждение эпоксидной смолы ортофосфорной кислотой ликвидирует ее хрупкость. Кроме того, эпоксидная смола взаимодействует с введенной карбамидоформальдегидной смолой, которая, увеличивая водо- и атмосферостойкость покрытия, может использоваться только в смеси с другими пленкообразователями, в нашем случае в соединении эпоксидной смолы и раствора железного сурика в олифе. Известно, что эпоксидная смола отверждается ортофосфорной кислотой. При содержании эпоксидной смолы выше 1,7% в составе большая часть ортофосфорной кислоты идет на отверждение эпоксидной смолы, не создавая фосфатирующего слоя на металле (поверхность металла не преобразуется). Содержание эпоксидной смолы ниже 1,5% не создает достаточной атмосферостойкости.

В качестве растворителя взят ацетон. Содержание его в указанных пределах (15,4-16,2% ) позволяет регулировать оптимальную консистенцию состава, при содержании ацетона выше 16,2% увеличивается пористость покрытия и снижается его водо- и атмосферостойкость. При содержании ацетона ниже 15,4% уменьшаются обезжиривающие способности состава.

Введение 70-80%-ного раствора пигмента-заполнителя (в данном случае взят железный сурик) обеспечивает высокую укрывистость составу, высокую свето- и атмосферостойкость, устойчивость к действию щелочей и слабых кислот, 70-80% -ные растворы пигмента-наполнителя в олифе служат пленкообразующей основой. Выступая в качестве пленкообразователя, раствор образует защитную пленку при соотношении его в пределах 2,5-2,7% При содержании раствора выше 2,7% он выступает как загуститель. В соединении с карбамидоформальдегидной смолой он увеличивает трещиностойкость. При содержании его ниже 2,5% атмосферостойкость и водостойкость низкие.

Ведение карбамидоформальдегидной смолы в пределах О,9-1,1% ускоряет время полимеризации состава, увеличивает трещиностойкость, увеличивает водо- и атмосферостойкость. При содержании смолы ниже 0,9% при соприкосновении полуотвержденного состава с водой образует моление состава. При содержании же выше 1,1% уменьшается трещиностойкость при общем увеличении водостойкости.

Формула изобретения

1. Грунтовка-модификатор ржавчины, содержащая ортофосфорную кислоту, жидкое стекло, растворитель, воду, окислитель, золу-унос, пленкообразователь, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности защиты за счет увеличения водостойкости, атмосферостойкости, уменьшения растрескивания пленок, ускорения полимеризации, она дополнительно содержит в качестве образователя коагуляционных структур раствор пигментов-наполнителей, в качестве загустителя фенольные смолы при следующем соотношении компонентов, мас.

Ортофосфорная кислота 22,5 23,5 Жидкое стекло 1,5 1,7 Растворитель 15,4 16,2 Вода 23,8 24,8 Окислитель 18,3 19,0 Зола-унос 9,8 10,9 Пленкообразователь 1,5 1,7 Раствор пигмента-наполнителя 2,5 2,7 Фенольная смола 0,3 1,1 2. Грунтовка по п. 1, отличающаяся тем, что растворы пигментов-наполнителей берут 70-80% в олифе.

3. Грунтовка по п. 1, отличающаяся тем, что раствор пигментов-наполнителей готовят в присутствии лигносульфонатов.

РИСУНКИ

Рисунок 1