Композиция для нанесения антикоррозионного покрытия

Композиция для нанесения антикоррозионного покрытия

Реферат

Изобретение относится к области защиты от коррозии основных конструкционных материалов и может быть использовано для защиты от коррозии нефтяных и газовых резервуаров, трубопроводов и мостовых сооружений.

Известен состав для антикоррозионного покрытия, включающий эпоксидную смолу, растворитель и пигменты, в качестве которых применяют алюминиевую или цинковую пудру. / Протасов В.Н. Эффективность применения противокоррозионных покрытий нефтепромыслового оборудования. М.: ВНИИОЭНГ. - 1984. - с.44-451.

Повышение коррозионной стойкости покрытий на основе таких составов по сравнению чистыми лакокрасочными материалами обусловлено повышенной стойкостью композиции к комбинированному воздействию различных коррозионных факторов /окисления, фотолиз, электрохимические процессы, знакопеременные и динамические нагрузки изделий/. Протекторное защитное действие /цинк, алюминий/ пигментов уменьшает скорость коррозии даже в высокоагрессивных средах.

Однако стойкость покрытий из таких композиций к отдельным видам коррозии /абразивный износ, питтинг, кавитация/ ограничена. Другим недостатком является газовыделение при реакции с агрессивными кислыми и щелочными средами, разрыхляющими структуру покрытия и резко ухудшающими его защитные свойства.

Известна также композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют эпоксидную смолу и кремнийорганический отвердитель /Шоде Л.Г. и др. Эпоксикремнийорганические эмали с повышенной атмосферостойкостью. Лакокрасочные материалы и их применение. - 1995. - №3-4. - С.33-34/.

Эта композиция по сравнению с вышеприведенной обладает более высокой прочностью и адгезией к металлу. Однако долговечность покрытия в условиях комплексного воздействия коррозионных факторов небольшая /7-8 лет/.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкобразующее вещество, в качестве которого применяют следующее соотношение компонентов, мас.%: 40-50 раствора эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, 8-10 тиокола, 20-40 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярита алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3%, с высоким содержанием альфа-оксида железа Fe₂О₃ 90-95% и 12-16 кремнийорганического отвердителя АСОТ-2. Степень измельчения спекулярита составляет 63 мкм /Патент RU 2174136, C 09 D 5/08, 2001 - прототип/.

Недостатком этой композиции является то, что она обеспечивает получение только многослойного покрытия. Это приводит к существенному увеличению времени нанесения покрытия, а также вызывает большие потери композиции при нанесении, особенно при нанесении антикоррозионного покрытия на внутреннюю поверхность трубопроводов и резервуаров, когда покрытие содержит 2-3 слоя.

Задачей данного изобретения является улучшение условий нанесения композиции.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение вязкости композиции, вследствие этого уменьшение количества слоев покрытия при сохранении основных технических характеристик, а также увеличение долговечности покрытия.

Технический результат достигается тем, что известная композиция для нанесения антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и высоким содержанием альфа-оксида железа - Fe₂О₃, производное кремнийорганических аминов АСОТ-2 в качестве кремнийорганического отвердителя, она содержит спекулярит с содержанием альфа-оксида железа в нем 85-95%, при этом спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне	46-58
вышеуказанная разновидность природного
мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	12-30
вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-2	12-17
тиокол	7-10
синтетический кремнезем - аэросил А-175	3-5

После нанесения композиции на поверхность, образуется покрытие в один слой толщиной 200-300 мкм.

Сущность изобретения заключается в том, что добавление в антикоррозионную композицию дополнительно синтетического кремнезема - аэросила А-175 - увеличивает условную вязкость композиции до величины, при которой обеспечивается нанесение покрытия в виде одного слоя толщиной 200-300 мкм. Аэросила А-175 препятствует осаждению частиц спекулярита. Предложен оптимальный гранулометрический состав спекулярита. По сравнению с прототипом уменьшен нижний предел содержания альфа-оксида железа в спекулярите до 85%. При этом технические характеристики покрытия не уступают характеристикам прототипа.

Для приготовления антикоррозионной композиции используют раствор эпоксидной смолы Э-41 /ТУ 6-10-507-76/ и кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 /ТУ 6-02-1250-83/. Э-41 - раствор ксилоле и ацетоне. Отвердитель АСОТ-2 представляет производную кремнийорганических аминов /50%-ный раствор в циклогексаноне/.

В качестве спекулярита используют разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа алтайского месторождения «Рудный Лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и высоким содержанием окиси железа. Химический состав этого спекулярита характеризуется следующими данными: содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и содержание окиси железа Fe₂О₃ - 85-95%. Применяемый спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное.

В качестве тиокола применяют жидкие тиоколы, например тиокол марки 1, который представляет собой полисульфидный полимер вязкостью при 25°С 20,0 Па·с, массовой долей SH-групп 2,6% жизнеспособностью 54 /ГОСТ 12 812-80/. Тиоколы применяют для повышения эластичности покрытия.

Применяемый синтетический кремнезем - аэросил А-175 /ГОСТ 14922-77/ порошок с высокой удельной поверхностью /175±20 м²/г/, обладает тиксотропными свойствами. Характеризуется исключительно высокой степенью дисперсности, размер частиц от 0,15 до 0,02 мкм. При диспергировании в среде, смачивающей лишь часть их поверхности, они образуют объемные коагуляционные сетки. Такие сетки включают частицы пигментов и препятствует их осаждению, повышают вязкость дисперсной среды. Массовая доля основного вещества SiO₂ 99,8%. Массовая доля влаги не более 2%.

Композицию готовят смешиванием на механической мешалке в расчетном количестве раствора эпоксидной смолы Э-41, спекулярита, тиокола и аэросила в течение 10-15 мин при комнатной температуре. Затем добавляют кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 и состав дополнительно перемешивают в течение 10-15 мин.

Композицию наносят на поверхность изделия после ее предварительной подготовки методом пневматического распыления широкосопловым краскораспылителем или кистью в виде одного слоя толщиной 200-300 мкм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: композиции покрытия - в табл.1 и основные характеристики покрытия - в табл.2,

Из табл.2 следует, что композиции по примерам 2-4 создают однослойные покрытия толщиной 200-300 мкм, основные технические характеристики которых не уступают характеристикам известных покрытий, применяемых в аналогичных коррозионно-агрессивных средах. Указанные результаты обусловлены вводом в композицию дополнительно аэросила А-175 и выбором соответствующего содержания компонентов. Снижение содержания аэросила А-175 ниже нижнего указанного предела недопустимо уменьшит условную вязкость композиции /табл.2/ и толщину слоя покрытия, что уменьшит его срок службы, а увеличение сверх верхнего указанного предела приводит к затруднениям при нанесении композиции на поверхность, кроме того, толщина слоя увеличивается больше допустимого /300 мкм/. Аэросила А-17 5 в предложенных пропорциях благодаря тиксотропным свойствам обеспечивает увеличение условной вязкости и уменьшение количества слоев до одного. Это существенным образом уменьшает затраты времени на нанесение покрытия. Уменьшение размеров частиц спекулярита меньше 40 мкм и увеличение их больше 70 мкм, при требуемой укрывистости приводит к снижению изолирующей способности покрытия.

Условная вязкость композиции /без отвердителя/ определена по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре /20±5/°С по ГОСТ 8420. Массовая доля нелетучих веществ определена по ГОСТ 17537. Прочность пленки при ударе определена по прибору У-1А по ГОСТ 4765. Эластичность пленки при изгибе определена по ГОСТ 6806. Водо- и топливостойкость покрытий определена по ГОСТ 21513. Адгезия определена по ГОСТ 15140. Долговечность покрытия на основе предложенных композиции подтверждена эксплуатацией резервуаров для топлива и нефти в условиях коррозионно-агрессивных сред.

Таким образом, введение в эпоксидно-кремнийорганическую композицию с природным спекуляритом и тиоколом дополнительно синтетического кремнезема - аэросила А-175 и выбор оптимального гранулометрического состава спекулярита позволяют существенно улучшить условия нанесения композиции и повысить долговечность покрытия.

Таблица 1Композиции покрытия
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
Примеры	Прототип
1	2	3	4	5
Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне	58	58	53	46	44	47
Кремнийорганический
отвердитель АСОТ-2	18	17	14	12	8	14
Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	10	12	20	30	35	30
Тиокол	12	10	9	7	3	9
Синтетический кремнезем аэросилА-175	2	3	4	5	10	-

Таблица 2Основные характеристики композиции и покрытия
Показатели	Примеры	Прототип
1	2	3	4	5
Условная вязкость композиции /без отвердителя/, с	30	40	50	60	75	20
Прочность пленки при ударе, Дж	5	5	5	5	3	5
Эластичность пленки при изгибе, мм	6	5	5	5	10	5
Топливостойкость /набухаемость в топливе за 30 сут/, %	1,0	0,5	0,5	0,5	1,0	0,5
Адгезия /после выдержки 1000 ч в воде/, балл
при 20°С	1	1	1	1	2	1
при 60°С	1	1	1	1	2	-
Количество слоев	1	1	1	1	1	2-3
Толщина покрытия, мкм	100	200	250	300	350	до 200
Долговечность покрытия, лет	10-12	15-20	-	14-15

1. Композиция для нанесения антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3%, и высоким содержанием альфа-оксида железа - Fe₂О₃, производное кремнийорганических аминов АСОТ-2 в качестве кремнийорганического отвердителя, отличающаяся тем, что она содержит спекулярит с содержанием альфа-оксида железа в нем 85-95%, при этом спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Раствор эпоксидной смолы Э-41
в ксилоле и ацетоне	46-58
Вышеуказанная разновидность природного
мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	12-30
Вышеуказанный кремнийорганический
отвердитель АСОТ-2	12-17
Тиокол	7-10
Синтетический кремнезем - аэросил А-175	3-5

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что после нанесения ее на поверхность, образуется покрытие в один слой толщиной 200-300 мкм.