Адгезионная композиция

Адгезионная композиция

Реферат

Предложение относится к адгезионным композициям на основе сополимеров этилена, используемым в качестве адгезивов при нанесении полимерного защитного покрытия на металлические поверхности как методом экструзии или соэкструзии, так и методом намотки термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, например, на трубы для магистральных нефте- и газопроводов, как с внутренним защитным покрытием, так и без покрытия, на запорную арматуру, различные емкости, работающие как в условиях подземной эксплуатации, так и на открытом воздухе.

В качестве защитного покрытия усиленного типа по ГОСТ Р51164-98 для труб, эксплуатирующихся в сложных условиях, используются двух- и трехслойная конструкции покрытий. Конструкция двухслойного покрытия: первый слой - термоплавкий полимерный подслой, например адгезионная композиция на основе сополимеров этилена, второй слой - защитный слой на основе экструдированного полиолефина, например полиэтилена. Конструкция трехслойного покрытия: первый слой - грунтовка на основе термореактивных смол, например эпоксидных, второй - термоплавкий полимерный подслой, например адгезионная композиция на основе сополимеров этилена, третий - защитный слой на основе экструдированного полиолефина, например полиэтилена.

В двухслойной конструкции покрытия адгезионная композиция должна иметь высокую адгезионную прочность как с металлом защищаемого изделия, так и с полиэтиленовым слоем. В трехслойной конструкции покрытия адгезионная композиция должна иметь высокую адгезионную прочность как с полиэтиленовым, так и с эпоксидным слоем. А система покрытия в целом должна обеспечивать высокую изолирующую способность, характеризуемую низким значением площади катодного отслаивания при удовлетворительных физико-механических характеристиках.

Известны адгезионные композиции, используемые для увеличения адгезионной прочности полимерных покрытий, включающие модифицирующие добавки: минеральные наполнители, имеющие развитую удельную поверхность, органические вещества или полимеры, например тальк, карбоновые кислоты и их соли, каучуки, синтетические воски (Берлин А.А., Басин Б.Е. Основа адгезии полимеров. - М.: Химия, 1969.; Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. - М.: Химия, 1977). При нанесении двухслойной конструкции покрытия требуется высокая температура нагрева металла для достижения высоких значений адгезионной прочности. В трехслойной конструкции покрытия адгезионная прочность с грунтовочным эпоксидным слоем либо отсутствует, либо недостаточно высокая.

Наиболее близкой по технической сущности является адгезионная композиция, включающая сополимер этилена с винилацетатом, наполнитель и модифицирующую добавку (а.с. №1568507, МКИ С08L 23/06, 75/04, С08К 3/34, С09D 5/08, опубл. 10.11.96 г.). В качестве модифицирующей добавки композиция содержит силикатный наполнитель и полиизоцианат, увеличивающие стойкость к катодному отслаиванию. Данная композиция имеет высокую адгезионную прочность и стойкость к катодному отслаиванию покрытия в двухслойной конструкции покрытия. Недостатками ее являются высокая температура нагрева металла (180-200°С), необходимая для формирования покрытия с высокой адгезионной прочностью и стойкостью к катодному отслаиванию, а также то, что она не имеет адгезии к эпоксидному слою, следовательно, не отвечает требованиям, предъявляемым к трехслойным покрытиям.

Технической задачей являются сохранение высоких значений адгезионной прочности и стойкости к катодному отслаиванию при снижении температуры нагрева металла (100-130°С) в конструкции двухслойного покрытия, а также обеспечение высоких значений адгезионной прочности к грунтовочному эпоксидному слою в трехслойной конструкции покрытия.

Указанные задачи решаются адгезионной композицией, содержащей сополимер этилена с винилацетатом, силикатный наполнитель и модифицирующую добавку.

Новым является то, что в качестве модифицирующей добавки она содержит смолу марки OSR-100 (5AFETY DATA SHEET (2001/58/EC) от 16.02.2004) при следующем массовом соотношении компонентов, %:

силикатный наполнитель	3,0-25,0
смола OSR-100	3,0-12,0
сополимер этилена с винилацетатом	остальное.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы не выявлена заявленная совокупность отличительных признаков, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемая модифицирующая добавка является модифицированной ароматичной смолой с содержанием ароматичных звеньев от 60-100% и представляет собой светло-желтую твердую хрупкую массу типа канифоли с температурой плавления 110-120°С.

Лабораторными и опытно-промышленными испытаниями установлено, что покрытие, сформированное с применением предлагаемой адгезионной композиции, обладает высокой адгезионной прочностью и стойкостью к катодному отслаиванию в двухслойной конструкции покрытия при температуре нагрева, например, стальной трубы 100-130°С, а также высокой адгезионной прочностью к эпоксидному слою в трехслойной конструкции покрытия. (Стойкость к катодному отслаиванию в трехслойном покрытии определяет эпоксидный слой, поэтому этот показатель в данной конструкции не рассматривается.)

Для приготовления адгезионной композиции используют следующие материалы:

в качестве сополимера этилена с винилацетатом (сэвилен) используют сэвилен марки 11306-075 по ТУ 6-05-1636-78 (количество винилацетатных звеньев - 10-14%), или марки 11607-040 по ТУ 301-05-56-90 (количество винилацетатных звеньев - 17-25%), или марки "Миравитен D 33ЕА", или их смеси;

в качестве силикатного наполнителя используют талькомагнезит по ТУ 21-028197-001-92, или молотую слюду по ТУ 21-25-271-83, или каолин по ГОСТ 19608-84;

в качестве модифицирующей добавки используют смолу марки OSR-100 (производство США).

Адгезионную композицию для лабораторных испытаний готовят в лабораторном обогреваемом смесителе или вальцах. Адгезионную композицию для опытно-промышленных испытаний готовят методом непрерывной экструзии в двухшнековом смесителе с нагревом до 150°С. Дозирование компонентов в зону загрузки осуществляется непрерывно шнековым дозатором. Расплав адгезионной композиции непрерывно выдавливается в виде жгутов, которые затем охлаждаются в водяной ванне и режутся на гранулы размером от 2 до 4 мм. Рецептуры приготовленных составов приведены в табл.1.

Таблица 1
Состав образцов адгезионной композиции
№ образца	Массовая доля компонентов, %
Силикатный наполнитель	Смола OSR-100	Сэвилен
молотая слюда	талько-магнезит	каолин	кол-во винил-ацетатных звеньев,%
12	21
1		3		1			96
2	3			3				78
3			3			7		75
4		3			12		94
5	3					15		74
6		10		1				72
7			10		3		68
8		10				7		90
9	10			12			85
10		10				15	82
11		25		1				89
12			25		3		63
13	25					7		60
14		25		12			87
15		25				15	83

Из полученных образцов адгезионной композиции формируют покрытие и определяют адгезионную прочность по ГОСТ 411-77 под углом 180° со скоростью отслаивания 100 мм/мин и стойкость к катодному отслаиванию (площадь отслаивания) по ГОСТ Р51164-98. Результаты испытаний составов приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2.
Результаты испытаний образцов адгезионной композиции в конструкции двухслойного покрытия
№ образца	Адгезионная прочность покрытия (кг/см), сформированного при температурах	Площадь катодного отслаивания покрытия (см2), сформированного при температурах
100°С	130°С	100°С	130°С
1	3,5-4,2	4,5 А	12,2	11,0
2	5,0-5,5	6,5 А	11,2.	10,5
3	8,0-8,6	8,9 А	9,5	9,0
4	9,1-9,5	10,0 А	8,2	7,8
5	10,0-11,0	15,4 См	6,0	5,0
6	5,0-5,2	5,4 A	10,2	9,8
7	5,3-5,7	5,9 См	8,8	7,5
8	6,9-7,1	7,9 См	6,5	5,0
9	15,5-16,0	16,5 См	5,0	4,5
10	17,0-18,0	20,2 См	4,0	3,5
11	5,2-5,3	5,4 A	8,8	8,1
12	5,4-5,5	5,7 См	7,9	7,7
13	7,0-7,3	7,8 См	6,8	6,5
14	10,0-11,0	11,5 К	6,2	6,0
15	12,0-13,0	14,0 К	5,5	5,0
прототип	3,0-4,0	4,0-5,5	12,0	10,5
Примечание - Характер отрыва: А - адгезионный отрыв, См -смешанный, К - когезионный

Таблица 3.
Результаты испытаний образцов композиции в конструкции трехслойного покрытия
№ образца	Адгезионная прочность покрытия к грунтовочному слою, кг/см
1	2,5
2	2,7
3	3,0
4	4,9
5	5,1
6	2,9
7	3,8
8	6,9
9	9,0
10	11,5
11	3,0
12	3,7
13	7,5
14	10,0
15	10,5
прототип	0,5-2,0

Из результатов, представленных в табл.2 и 3, видно, что предложенная адгезионная композиция в конструкции двухслойного покрытия при температурах нагрева на 50-80°С ниже, чем у прототипа, позволяет увеличить адгезионную прочность в 1,6 раза для адге-зионной композиции с малым содержанием модификатора и в 6 раз для адгезионной композиции с большим содержанием модификатора и стойкость к катодному отслаиванию. Это позволяет в более щадящем режиме наносить наружное покрытие, например на трубы, емкости, имеющие внутреннее покрытие, а также существенно сократить энергозатраты. В конструкции трехслойного покрытия предложенная адгезионная композиция позволяет увеличить адгезионную прочность к грунтовочному эпоксидному слою до 16 кг/см, что позволяет использовать ее в качестве полимерного подслоя в покрытии труб усиленного типа.

Адгезионная композиция, включающая сополимер этилена с винилацетатом, силикатный наполнитель и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки она содержит смолу марки OSR-100 при следующем массовом соотношении компонентов, %:

Силикатный наполнитель	3,0-25,0
Смола марки OSR-100	3,0-12,0
Сополимер этилена с винилацетатом	Остальное