Композиция для антикоррозионной защиты
Иллюстрации
Показать всеНастоящее изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозионного покрытия на железобетон, бетон, кирпич и может быть использовано для антикоррозионной защиты бетонных перекрытий, крупногабаритных металлических емкостей, трубопроводов, бетонных перекрытий, кирпичных фундаментов, полов, животноводческих ферм, бассейнов, находящихся под воздействием атмосферных осадков, воздушных и водных сред. Кроме того, предлагаемое покрытие можно использовать для защиты воздуховодов, трубопроводов и других металлических конструкций в производственных зданиях, вблизи производственных предприятий, имеющих выбросы в атмосферу и способных вызывать коррозию. Поставленная задача решается тем, что в состав покрытия входит сополимер винилового эфира и метилметакрилата, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила, с последующим растворением его в толуоле, который после испарения покрывает поверхности защитной пленкой, предохраняющей от разрушения. 3 ил., 10 табл.
Реферат
Изобретение относится к композициям для антикоррозионной защиты железобетонных поверхностей, многослойных панелей из бетона; кирпича и оштукатуренных поверхностей, полов в стойлах животных, находящихся под воздействием воздушных и водных агрессивных сред.
Особенно актуальна задача создания антикоррозионных покрытий для защиты железобетонных конструкций, балок, перекрытий на промышленных предприятиях, работающих с агрессивными средами, а так же для гидроизоляции сооружений от воздействия агрессивных вод с рН≥6.
Наиболее рациональным в этом случае являются покрытия на основе полимерных связующих, так как они обеспечивают простоту нанесения и долговечность покрытия.
Широко используются в качестве защитных и антикоррозионных средств, покрытия на основе акриловых полимеров и эпоксидных смол.
Известны:
1 - Патент 94035362, кл. C 09 D 123/34, 157/02, 5/08.
2 - А.С. 1473326 (13) С, кл. C 09 D 175/06, 5/08.
3 - Патент 94003348, кл. C 09 D 195/00.
4 - А.С. 1831871, кл. С 09 D 5/08, 127/18.
5 - А.С. 2010828, кл. C 09 D 195/00.
Антикоррозионные покрытия на основе метилметакрилата, перхлорвиниловой смолы, полибутилметакрилата и композиции из обессеренного битума и эпоксидной смолы, для защиты от коррозии железобетонных конструкций, для защиты бассейнов, полов на животноводческих комплексах, а так же в качестве строительных изоляционных материалов.
Покрытия на основе обессеренного битума с остаточным содержанием серы 0,3-0,6 мас.%, в расчете на 100 мас.ч. исходного битума, 25-31% наполнителя и эпоксидной смолы 5-9 мас.%. Недостатком этого покрытия является низкая морозостойкость, растрескивание при перепадах температур, дороговизна, повышенная трудность при нанесении покрытия, большой расход (500 г на 1 м2) и время отверждения около 2 часов.
Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является антикоррозионная композиция, включающая метилметакрилат, полибутилметакрилат, полиизоцианат, перекись водорода, перхлорвиниловая смола, дивинилбензол, амин, базальтовая чешуя [А.С. 1831871, кл. C 09 D 5/00, 127/48, 5/08. Ефанова В.В., Петухов Н.П.], состав наносится специальным приспособлением.
Предложенная авторами композиция имеет сложный состав, недостаточную коррозионную стойкость, низкую морозостойкость, длительный период высыхания (отверждения) [10 дней], дорогой наполнитель - базальтовая чешуя и как следствие повышенный расход на 1 м2 и дороговизна.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости, повышение морозостойкости, снижение периода высыхания, уменьшение расхода покрытия на 1 м2 и упрощение технологии нанесения покрытия, снижение стоимости покрытия.
Данный технический результат достигается тем, что антикоррозионная композиция в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, полученный сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением сополимера в толуоле при следующем соотношении компонентов:
Сополимер метилметакрилата и винилбутилового эфира 15-25 мас.%.
Толуол - остальное.
Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:(3-6) в.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его (сополимера) в толуоле.
Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата с винилбутиловым эфиром при соотношении 1:3 в присутствии катализатора: азобисизобутиронитрила. После вызревания и отдувки непрореагировавших мономеров, сополимер в количестве 15-25 мас.% растворяют в толуоле и расфасовывают в тару. Анализ вязкости проводился на вискозиметре ВЗ-3.
Готовый толуольный раствор сополимера наносится на бетонные, кирпичные, железобетонные поверхности распылением или кистью. Период высыхания 20-30 мин, 15-25 мас.% толуольный раствор сополимера - прозрачная однородная жидкость без механических примесей.
Нанесение покрытия на бетон и кирпич осуществлялось покрытием кистью, с последующим высушиванием, а металлических трубных - путем окунания в раствор.
Испытания проводились в следующих средах:
- 3 мас.% водный раствор NaOH,
- 3 мас.% водный раствор Н2SO4,
- хозвода рН≥6÷8.
Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором, содержащим 15 мас.% сополимера ВБМ в толуоле равнялось 0,000078 м.
Толщина покрытия при числе слоев n=2 раствором 25 мас.% сополимера в толуоле равнялась 0,0001 м. Бесцветного до светло-желтого цвета. Условная вязкость 40-60 сСт. Плотность пленки по маятниковому прибору М-3 0,5 условных единиц.
Массовая доля нелетучих - 15-25 мас.%. Обладает высокой адгезией к металлическим поверхностям, бетонным, железобетонным кирпичным поверхностям, равной 1-2 балла. В нем хорошо растворяются различные пигменты, что придает покрытию любой цвет.
Испытания образцов, покрытых раствором сополимера ВБМ, проводились весовым методом по ГОСТ 7025-78. Нанесение покрытий на образцы бетона размером 70×70×70 мм и на образцы кирпича размером 125×250×75 мм на образцы трубы d 25×2,5, l=50 мм.
Толщина покрытия при числе слоев n=3 15 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00011 м.
Толщина покрытия при числе слоев n=3 25 мас.% раствором сополимера в толуоле - 0,00017 м.
Для сравнения брались образцы без покрытия и образцы, покрытые раствором сополимера.
Недостатками прототипа являются:
1. Низкая морозостойкость покрытия. Количество циклов замораживания у прототипа - 30.
2. Гидрофильность покрытия по отношению к влаге больше в 3-4 раза.
3. Период высыхания на воздухе 10 дней.
4. Отверждение осуществляется только при комнатной температуре 3-4 часа.
5. Аминосоединения (амин, диэтаноламинмалеинат, диметиламин) - вредные соединения, обладающие канцерогенными свойствами.
6. Из-за наличия базальтового наполнителя поверхность после покрытия шероховатая и имеет темный цвет.
7. Необходимы специальные устройства для нанесения покрытия.
Достоинства композиции защитного покрытия железобетона, бетона, кирпича, отштукатуренных поверхностей по сравнению с прототипом:
1. Стойкость бетона, кирпича, отштукатуренной поверхности благодаря покрытию повышается на 5-6 баллов.
2. Морозостойкость покрытия в 5-6 раз выше, чем у прототипа.
3. Влагопроницаемость покрытия в 3-4 раза меньше, чем у прототипа.
4. Покрытие стойко по отношению к воздействию агрессивных сред с рН≥6.
5. Расход покрытия на 1 м2 меньше в 7-8 раз.
6. Стоимость ниже в 5-6 раз.
7. Технология нанесения покрытия проста и может быть организована на любой стройплощадке.
Количественный интервал по содержанию сополимера ВБМ в толуоле подтверждается примерами (табл. 1, 2, 5) и выбран в интервале 15-25 мас.% и обусловлен тем, что при содержании сополимера ВБМ в растворе толуола менее 15 мас.% количество покрытия меньше и влагопроницаемость больше, больше коррозия. При содержании сополимера в растворе толуола более 25 мас.% - нецелесообразно, т.к. качественные показатели не улучшаются, а расход покрытия на 1 м2 поверхности увеличивается.
Таблица 1Результаты испытания 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на кирпиче | |||||||
Соотношение ВБЭ:ММА, вес. частях | Морозостойкость, циклов | Период высыхания, мин | Адгезия, балл. | Коррозионная стойкость, балл. | ОТХОДЫ | ||
n=2 | n=3 | n=2 | n=3 | ||||
1:1 | 120 | 25 | 2 | 2 | 2 | 2 | ММА |
2:1 | 150 | 26 | 2 | 2 | 2 | 2 | ВБЭ, ММА |
3:1 | 170 | 28 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
4:1 | 170 | 30 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
5:1 | 170 | 31 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
6:1 | 170 | 32 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
7:1 | 170 | 35 | 3 | 3 | 2 | 2 | ВБЭ |
Таблица 2Результаты испытаний 15-25 мас.% сополимера ВБМ в толуоле на бетоне | |||||||
Соотношение мономеров в вес. частях | Морозостойкость, циклов | Период высыхания, мин | Адгезия, балл. | Коррозионная стойкость, балл. | ОТХОДЫ | ||
n=2 | n=3 | n=2 | n=3 | ||||
1:1 | 120 | 25 | 3 | 3 | 2 | 2 | ММА |
2:1 | 150 | 26 | 2 | 2 | 2 | 2 | ВБЭ, ММА |
3:1 | 170 | 28 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
4:1 | 170 | 30 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
5:1 | 170 | 31 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
6:1 | 170 | 32 | 1 | 1 | 1 | 1 | - |
7:1 | 170 | 35 | 1 | 1 | 2 | 2 | ВБЭ |
Таблица 3Изменение массы образцов от длительности пребывания в щелочной среде рН≥9 | |||||
Дни | Образцы ст.3,покрытыепокрытыесополимером, г | Образцы покрытые лаком, г | Образцы без покрытия, г | ||
n=2 | n=3 | n=2 | n=3 | ||
7 | 97,5689 | 96,0982 | 97,7908 | 96,4848 | 95,1335 |
14 | 97,6004 | 96,1046 | 97,8292 | 96,5966 | 95,1330 |
21 | 97,5817 | 96,0788 | 97,8199 | 96,5432 | 95,0936 |
28 | 97,5845 | 96,0777 | 97,8467 | 96,5487 | 95,0668 |
35 | 97,5035 | 96,0701 | 97,7724 | 96,4964 | 95,0234 |
42 | 97,5731 | 96,0650 | 97,7208 | 96,4643 | 95,0578 |
49 | 97,5401 | 96,0498 | 97,7135 | 96,4630 | 94,9230 |
133 | 97,5885 | 96,1041 | отслоение | 96,3045 | отслоение |
Таблица 4Рост влажности образцов бетона, покрытого раствором сополимера ВБМ в зависимости от времени испытаний | ||||||||||||
% влажности среда | Время испытаний | |||||||||||
5 дней | 10 дней | 15 дней | 20 дней | |||||||||
δ1 | δ2 | δв | δ0 | δи | δв | δ0 | δи | δв | δ0 | δи | δв | |
Кислая (2% Н2SO4) | - | 0,7 | 0,72 | - | 1,2 | 1,15 | - | 1,38 | 1,22 | - | 1,51 | 1,35 |
Щелочная (2% NaOH) | 2,1 | 0,17 | 0,11 | 3,0 | 0,23 | 0,15 | 3,56 | 0,27 | 0,22 | 3,7 | 0,3 | 0,24 |
Нейтральная (вода) | 1,95 | 0,12 | 0,11 | 3,0 | 0,23 | 0,15 | 3,56 | 0,27 | 0,22 | 3,7 | 0,3 | 0,24 |
δ1, δ0 - Образцы без покрытия;δ2 - образец, покрытый двумя слоями 15% раствора сополимера с толщиной слоя 0,000078 м;δв -образец, покрытый двумя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,0001 м;δи - образец, покрытый тремя слоями 25% раствора сополимера с толщиной слоя 0,00017 м; |
Таблица 5Результаты испытаний образцов бетона, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощение | |||
τ, мин | Масса продуктов, г | ||
1 | 2 | 3 | |
0 | 102,75 | 115,04 | 103,63 |
15 | 103,67 | 115,17 | 109,63 |
30 | 104,58 | 115,29 | 110,08 |
60 | 105,08 | 115,35 | 111,28 |
70 | 105,87 | 115,4 | 111,22 |
80 | 106,52 | 115,45 | 111,39 |
110 | 107,68 | 115,56 | 111,32 |
800 | 111,33 | 116,42 | 111,2 |
2700 | 111,33 | 116,45 | - |
4200 | 111,73 | 116,63 | - |
Образцы:1 - щелочная среда2 - нейтральная среда3 - кислая среда |
Таблица 6Результаты испытаний образцов кирпича, покрытых сополимером ВБМ на водопоглощение | |||
τ, мин | Масса образцов, г | ||
1 | 2 | 3 | |
без покрытия | 15,02 | 14,4 | 14,72 |
0 | 15,27 | 14,65 | - |
15 | 15,28 | 14,86 | 15,73 |
45 | 15,34 | 15,02 | 15,85 |
60 | 15,4 | 15,13 | 15,86 |
80 | 15,47 | 15,24 | 15,84 |
120 | 15,6 | 15,39 | 15,82 |
160 | 15,75 | 15,56 | - |
200 | 16,02 | 15,81 | - |
315 | 16,42 | 15,91 | - |
1440 | 16,61 | 16,02 | - |
Образцы:1 - нейтральная среда2 - щелочная среда3 - кислая среда |
Таблица 7Коррозийная стойкость защитного покрытия | ||||
Соотношение ВБЭ:ММА, в вес.час. | Колличество сополимера в толуоле, мас.% | Балл по коррозии | Балл по коррозии | Число слоев покрытия |
щелочная среда | нейтральная среда | |||
1:1 | 15 | 2 | 2 | 2 |
3:1 | 15 | 2 | 2 | 2 |
3:2 | 15 | 2 | 2 | 2 |
1:3 | 15 | 2 | 2 | 2 |
5:1 | 15 | 2 | 2 | 2 |
1:1 | 25 | 2 | 2 | 2 |
3:1 | 25 | 2 | 2 | 2 |
3:2 | 25 | 2 | 2 | 2 |
1:3 | 25 | 2 | 2 | 2 |
5:1 | 25 | 2 | 2 | 2 |
Для исследования свойств композиции готовился сополимер при различном соотношении.
Исходных мономеров винилбутилового эфира (ВБЭ) и метилметакрилата (ММА), а потом он в заданном количестве растворялся в толуоле, т.е.
Сополимер винилбутилового эфира и метилметакрилата | - 25 мас.% |
Толуол | - остальное |
При этом как видно из таблицы, на качество покрытия это не влияло, т.к. сополимер получается при любом соотношении исходных мономеров, а потом берется заданное количество сухого сополимера и растворяется в толуоле.
Таблица 8Морозостойкость антикоррозионного защитного покрытия | |||
Соотношение ВБЭ:ММА, в вес.час. | Количество сополимера в толуоле, мас.% | Число слоев покрытия | Морозостойкость, число циклов |
1:1 | 15,0 | 2 | 120 |
3:1 | 15,0 | 2 | 170 |
3:2 | 15,0 | 2 | 90 |
1:3 | 15,0 | 2 | 70 |
5:1 | 15,0 | 2 | 170 |
1:1 | 25,0 | 2 | 120 |
3:1 | 25,0 | 2 | 170 |
3:2 | 25,0 | 2 | 90 |
1:3 | 25,0 | 2 | 70 |
25,0 | 170 |
Таблица 9Адгезия пленки защитного покрытия | |||
СоотношениеВБЭ:ММА, ввес.час. | Количествосополимера в толуоле, мас.% | Число слоев | Адгезия,баллы |
1:1 | 14 | 2 | 3 |
15 | 2 | 3 | |
20 | 2 | 2 | |
25 | 2 | 2 | |
30 | 2 | 2 | |
3:1 | 14 | 2 | 3 |
15 | 2 | 2 | |
20 | 2 | 2 | |
25 | 2 | 1 | |
30 | 2 | 1 | |
5:1 | 14 | 2 | 3 |
15 | 2 | 2 | |
20 | 2 | 2 | |
25 | 2 | 1 | |
30 | 2 | 1 | |
1:3 | 14 | 2 | 3 |
15 | 2 | 2 | |
20 | 2 | 2 | |
25 | 2 | 1 | |
30 | 2 | 1 |
Таблица 10Изменение массы образцов от длительности пребывания в воде рН 7 | |||||
Дни | Образцы ст.3 покрытие сополимером, г | Образцы ст.3 покрытые лаком прототипа, г | Образцы ст.3 без покрытия, г | ||
n=2 | n=3 | п=2 | n=3 | ||
7 | 95,3795 | 98,4793 | 96,3700 | 99,4846 | 95,6761 |
14 | 95,3915 | 98,5233 | 96,3723 | 99,4988 | 95,5934 |
21 | 95,3335 | 98,4941 | 96,3441 | 99,4804 | 95,4715 |
28 | 95,3200 | 98,4779 | 96,3362 | 99,4877 | 95,4446 |
35 | 95,2639 | 98,4149 | 96,2833 | 99,4453 | 95,3733 |
42 | 95,2444 | 98,3875 | 96,2396 | 99,4494 | 95,2335 |
49 | 95,1897 | 98,3719 | 96,2174 | 99,4474 | 95,1796 |
147 | 94,9587 | 98,2309 | отслоение пленки | 99,3561 | отслоение пленки |
Композиция для защитного антикоррозионного покрытия железобетона, бетона, кирпича, оштукатуренных поверхностей, полов животноводческих ферм, бассейнов на основе связующего, которая в качестве связующего содержит сополимер метилметакрилата с винилбутиловым эфиром, получаемый сополимеризацией винилбутилового эфира и метилметакрилата при массовом соотношении 3-6:1 вес.ч. в присутствии азобисизобутиронитрила с последующим растворением его в толуоле, при соотношении компонентов композиции, мас.%:
Указанный сополимер | 15-25 |
Толуол | Остальное |