Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка

Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка

Реферат

Настоящее изобретение относится к коррозионно-стойкой грунтовке и более конкретно коррозионностойкой грунтовке на основе водного эпоксидного соединения, которая не содержит соединений шестивалентного хрома.

Уровень техники

Конструкционные сплавы, включающие сплавы алюминия, стали и т.п., обычно используют в авиационно-космической, судостроительной, автомобильной и других областях промышленности. Обычно такие сплавы используют для защиты от коррозии путем нанесения грунтовок или органических покрытий, содержащих ингибиторы коррозии. Обычно коррозионно-стойкими грунтовками, используемыми для конструкционных сплавов, являются эпоксидные грунтовки на основе растворителей, причем в таких грунтовках в качестве активных ингибиторов коррозии используют шестивалентный хром в составе пигментной добавки. Противокоррозионное действие таких грунтовок основано на шестивалетном хроме. Все формы шестивалентного хрома включены американским национальным Институтом по охране окружающей среды в группу I, включающую канцерогены для организма человека. Законодательствами многих стран использование хрома строго ограничивается, в частности федеральными и государственными законами США о снижении содержания летучих органических соединений (ЛОС) на основе шестивалентного хрома в красках и грунтовках, в которых основное внимание уделяется водным и/или снижающим содержание воды полимерным связующим. В связи с этим к ингибирующим коррозию соединениям, содержащим формы шестивалентного хрома, предъявляются строгие ограничения и за ними осуществляется контроль. Следовательно, снижение содержания шестивалентного хрома в составе ингибирующих добавок в таких грунтовках имеет большое значение.

В патенте JP 2002-121469 раскрыты композиции покрытий, содержащие водорастворимую смолу, выбранную из эпоксиэфирных смол и алкидных смол, водорастворимую меламиновую смолу и бесхроматный пигмент, ингибирующий коррозию, который представляет собой фосфатную или фосфитную систему. При этом известное покрытие не содержит тяжелые металлы, а в составе вышеуказанного пигмента, ингибирующего коррозию, используется кислая соль фосфорной кислоты, содержащая церий, титан, цирконий или олово.

Раскрытие изобретения

С учетом вышеизложенного, основной задачей настоящего изобретения является исключение отрицательного воздействия шестивалентного хрома на объекты окружающей среды и организм человека. Данная задача решается разработкой коррозионно-стойкой грунтовки, не содержащей шестивалентный хром и являющейся эффективной для предотвращения разрушительного действия коррозии на конструкционные сплавы металлов, в частности эффективной для предотвращения или замедления обоих видов коррозии: основной коррозии и точечной коррозии (питтинга).

Описанные выше и другие задачи и преимущества настоящего изобретения, которые будут понятны из нижеследующего описания, достигаются всеми признаками, приведенными в формуле настоящего изобретения.

В настоящем изобретении предлагается водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение (waterborne epoxy), отверждающий агент и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент. Безхроматный ингибирующий коррозию пигмент по настоящему изобретению включает безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку в комбинации с другими пигментными наполнителями и т.п. Безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку выбирают из группы, включающей смесь молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси. Прежде всего, предпочтительной безхроматной, ингибирующей коррозию добавкой для грунтовок является смесь молибдата церия с вольфраматом стронция.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к безхроматной водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовке, включающей водное эпоксидное соединение (полимер или смолу с эпоксигруппой), отверждающий агент и безхроматную ингибирующую коррозию добавку.

Безхроматный ингибирующий коррозию пигмент по настоящему изобретению включает (1) безхроматную ингибирующую коррозию добавку, которую выбирают из группы, включающей смесь молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси, и (2) пигменты-наполнители, которые выбирают из группы, включающей диоксид титана, глину, карбонат кальция или силикат алюминия, тальк или силикат магния, оксид цинка, а также бариты или сульфат бария. Содержание безхроматого ингибирующего коррозию пигмента (который представляет собой смешанный пигмент, включающий безхроматную ингибирующую коррозию добавку и пигменты-наполнители) составляет количество от 25 до 60 мас.%, предпочтительно от 40 до 55 мас.% в расчете на полный (конечный) состав композиции грунтовки. Содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 5 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 40 мас.% и более предпочтительно от 25 до 35 мас.% или от 25 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка включает водное эпоксидное соединение, которое выбирают из группы, включающей водную нелетучую дисперсию модифицированных эпоксидных соединений на основе диглицидилового эфира бисфенола А с массой на одну эпоксидную группу (М/Э) от 450 до 700 и вязкостью от 12000 до 19000 сП (от 12 до 19 Па·с). В другом варианте воплощения настоящего изобретения дисперсия включает полимер со средней молекулярной массой, причем дисперсия представляет собой дисперсию полифункциональной смолы со средней молекулярной массой, которая при отверждении образует полимер с высокой степенью сшивки и чрезвычайно высокими прочностью и стойкостью. В еще одном варианте воплощения дисперсия представляет собой водную дисперсию полутвердой стандартной эпоксидной смолы на основе бисфенола А с высокой молекулярной массой. Содержание водного эпоксидного соединения составляет от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 15 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

Отверждающий агент по настоящему изобретению выбирают из группы, включающей водные или снижающие содержание воды модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов, аминное число в которых составляет от 300 до 450. В частности, в качестве составляющих для получения аддуктов могут использоваться моноамины, включающие вторичные или третичные амины, известные, например, из патента RU 2083616. Вторичные амины включают, в частности, диалкиламины (например, диэтиламин, ди-н-пропиламин, диизопропиламин, ди-н-бутиламин, ди-н-октиламин и ди-н-додециламин), пиперидин, морфолин, вторичные алканоламины (диэтаноламин, N-метилэтаноламин, N-бутилэтаноламин, диизопропаноламин, N-метилизопропаноламин или ди-н-бутаноламин).

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения отверждающий агент, кроме того, включает гидрофобный отверждающий агент, предназначенный для повышения водостойкости и коррозионной стойкости. Содержание отверждающего агента составляет от 2 до 20 мас.%, предпочтительно от 5 до 15 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

Безхроматную эпоксидную коррозионностойкую грунтовку по настоящему изобретению прежде всего используют для предотвращения общей коррозии и питтинга металлических субстратов, прежде всего сплавов алюминия, сплавов стали, нержавеющей стали, высокопрочных сплавов нержавеющей стали и т.п. Безхроматные водные эпоксидные соединения по настоящему изобретению могут быть использованы во всех областях промышленности, в том числе авиационно-космической, автомобильной, строительной, тароупаковочном производстве, системах отопления и кондиционирования воздуха, морском флоте.

Ингибирующие коррозию свойства безхроматной водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовки по настоящему изобретению описаны в следующем примере.

Пример

Четыре композиции водных эпоксидных грунтовок получают как показано в таблице 1. Для испытания противокоррозионных свойств указанных грунтовок используют алюминиевые поверхности. Перед нанесением грунтовки алюминиевую поверхность анодируют или промывают фосфорной кислотой. Испытуемые образцы выдерживают в условиях испытаний на стойкость к солевому туману по стандарту ASTM B117. Затем образцы оценивают по признакам коррозии и питтинга и сравнивают с контрольными образцами эпоксидной грунтовки на основе хромата стронция по стандарту MIL-H-85582. Коррозионно-стойкие свойства водных эпоксидных грунтовок по настоящему изобретению оценивают по сравнению с хроматсодержащими грунтовками. Несмотря на то, что четыре грунтовки не проявляют ингибирующих коррозию свойств, сопоставимых с хроматсодержащими грунтовками, указанные грунтовки проявляют ингибирующие коррозию свойства и при этом исключается опасность для здоровья персонала.

Таблица 1.Водные эпоксидные грунтовки
Грунтовка, No	Объемное содержание пигмента, %	Компоненты	Масса, г
Грунтовка I	20	Эпоксидная смола	80,00
		Молибдат церия	48,30
		Вольфрамат стронция	61,90
		Нитрат церия	1,00
		Фениловый эфир пропиленгликоля	8,00
		4-Гидрокси-4-метил-2-пентанон	12,00
		Деионизированная вода	35,00
		Аминный отверждающий агент	6,80

Грунтовка, No	Объемное содержание пигмента, %	Компоненты	Масса, г
Грунтовка	25	Эпоксидная смола	75,00
II		Молибдат церия	60,37
		Вольфрамат стронция	77,36
		Нитрат церия	1,00
		Фениловый эфир пропиленгликоля	7,50
		4-Гидрокси-4-метил-2-пентанон	15,00
		Деионизированная вода	40,00
		Аминный отверждающий агент	7,50
Грунтовка	30	Эпоксидная смола	70,00
III		Молибдат церия	72,45
		Вольфрамат стронция	92,85
		Нитрат церия	1,00
		Фениловый эфир пропиленгликоля	7,00
		4-Гидрокси-4-метил-2-пентанон	20,00
		Деионизированная вода	60,00
		Аминный отверждающий агент	8,90
Грунтовка	35	Эпоксидная смола	65,00
IV		Молибдат церия	84,52
		Зольфрамат стронция	108,32
		Нитрат церия	1,00
		Фениловый эфир пропиленгликоля	6,50
		4-Гидрокси-4-метил-2-пентанон	25,00
		Деионизированная вода	70,00

Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами, представленными для иллюстрации в данном описании, а являются лишь иллюстрацией наилучших вариантов воплощения изобретения и могут быть модифицированы по форме, расположению элементов и по подробностям выполнения методики. Изобретение охватывает все такие модификации, которые включены в объем и сущность изобретения, как определено в формуле изобретения.

1. Водная эпоксидная коррозионно-стойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение на основе диглицидилового эфира бисфенола А, отверждающий агент, выбранный из группы, включающей водные или снижающие содержание воды модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов, и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент, содержащий безхроматную ингибирующую коррозию пигментную добавку, которую выбирают из группы, включающей смеси молибдата церия с ванадатом висмута, молибдата церия с вольфраматом стронция, фосфата церия с вольфраматом стронция, ванадата висмута с молибдатом висмута и вольфраматом стронция, а также их смеси.

2. Грунтовка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое водное эпоксидное соединение представляет собой водную нелетучую дисперсию модифицированных эпоксидных соединений с массой на эпоксидную группу от 450 до 700 и вязкостью от 12 до 19 Па·с.

3. Грунтовка по п.2, отличающаяся тем, что дисперсия основана на полифункциональной смоле, имеющей среднюю молекулярную массу и образующей при отверждении полимер с высокой степенью сшивки и с чрезвычайно высокими прочностью и стойкостью.

4. Грунтовка по п.2, отличающаяся тем, что дисперсия основана на водной дисперсии полутвердой стандартной эпоксидной смолы на основе бисфенола А, причем эпоксидная смола характеризуется высокой молекулярной массой.

5. Грунтовка по п.2, отличающаяся тем, что содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 5 до 50 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

6. Грунтовка по п.2, отличающаяся тем, что содержание упомянутого водного эпоксидного соединения составляет от 15 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

7. Грунтовка по п.1, отличающаяся тем, что модифицированные аддукты аминов или полиамидоаминов имеют аминное число от 300 до 450.

8. Грунтовка по п.7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидрофобный отверждающий агент для повышения водостойкости и коррозионной стойкости, который представляет собой фениловый эфир пропиленгликоля и/или 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон.

9. Грунтовка по п.7, отличающаяся тем, что содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

10. Грунтовка по п.7, отличающаяся тем, что содержание упомянутого отверждающего агента составляет от 5 до 15 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

11. Грунтовка по п.1, отличающаяся тем, что безхроматный ингибирующий коррозию пигмент дополнительно содержит пигменты-наполнители.

12. Грунтовка по п.11, отличающаяся тем, что безхроматной ингибирующей коррозию добавкой является смесь молибдата церия с вольфраматом стронция.

13. Грунтовка по п.11, отличающаяся тем, что содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 15 до 40 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента.

14. Грунтовка по п.11, отличающаяся тем, что содержание безхроматной ингибирующей коррозию добавки составляет от 25 до 30 мас.% в расчете на полный состав композиции пигмента.

15. Грунтовка по п.11, отличающаяся тем, что содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 25 до 60 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

16. Грунтовка по п.11, отличающаяся тем, что содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 40 до 55 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

17. Грунтовка по п.13, отличающаяся тем, что содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 25 до 60 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.

18. Грунтовка по п.14, отличающаяся тем, что содержание безхроматного ингибирующего коррозию пигмента составляет от 40 до 55 мас.% в расчете на полный состав композиции грунтовки.