Антикоррозионный состав для защиты от коррозии стальных и железобетонных поверхностей

Антикоррозионный состав для защиты от коррозии стальных и железобетонных поверхностей

Реферат

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к получению антикоррозионного покрытия на основе побочных продуктов целлюлозно-бумажной промышленности (лигносульфонаты технические, талловый пек), предназначенного для защиты металлических, ржавых поверхностей от дальнейшего коррозионного разрушения. Преимущественная область использования - защита от коррозии железобетонных и металлических конструкций производственных цехов химических предприятий и внешних поверхностей оборудования, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности и содержания в атмосфере диоксида серы, сероводорода, хлора, аммиака.

Известно, что для качественной защиты металла ЛКМ необходимо наносить на тщательно очищенную сухую поверхность. Однако на практике не всегда удается выполнить это требование.

В таблице 1 представлены технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКП для окраски металлических поверхностей с плотной ржавчиной и окалиной. Перечисленные ЛКМ требуют обработки поверхности грубой наждачной бумагой, металлической щеткой или шлифовальной машинкой для удаления рыхлой ржавчины и отслаивающей старой краски. Для больших поверхностей эффективной и достаточной является гидроочистка, заключающаяся в обработке поверхности струей воды, подаваемой под высоким (до 200 МПа) давлением. Для удалений масел и жировых загрязнений в воду добавляют ПАВ, которые затем удаляют струей чистой воды. ЛКМ наносятся с помощью кисти, валика, пневматическим или безвоздушным распылением от двух до 4 слоев.

Ожидаемая длительность защитного действия покрытия (100 мкм) в условиях средней коррозивности атмосферы (С3 по ИСО 12944-1) для Hammerite Vitall Finish и покрытия «Лигнокор» - 5-6 лет, Эмаль-грунта ПФ-100 от 4 до 8 лет. Эмали UR-108 - 15 и более лет.

Известны и двухупаковочные составы (основа + отвердитель), содержащие ингибиторы коррозии и целевые добавки на основе эпоксидных смол (ЭП-0199, грунт - эмаль Грэмируст) и с добавкой сополимера винилхлорида и винилацетата (ХС-500).

По данным патента 2059674 толуольный раствор таллового пека входит в состав водовытесняющей противокоррозионной композиции, которая не только полностью вытесняет воду и электролиты с поверхности металла, но и одновременно обеспечивает образование пленки, обладающей защитным действием. Применяется для гидрофобизации влажной поверхности металлических конструкций перед нанесением на них защитных покрытий.

Известен способ защиты от коррозии составом защитного покрытия (патент SU 1732677 А1) следующей композиции: 40-66 мас.ч. растворителя о-ксилола и пленкообразующего из таллового пека 45-70 мас.ч., лигносульфонатов технических 10-15 мас.ч и загустителя - канифоли марки ТМ 7-45 мас.ч. В качестве пигмента использовалась алюминиевая пудра (ПАП-1) 0,8-2,0 мас.ч. Данное покрытие используется с грунтовочным слоем следующего состава, мас.ч.: лигносульфонаты технические - 11-16,5, фенол - 4-7, формалин 1,5-3, кубовый остаток производства этиламинов - 8-12, талловый пек 45-55, ксилол - 16,5-22,4, вода 14-21, имеет хорошие защитные свойства в атмосфере хлора и сернистого газа, атмосферостойкое.

Недостатком способа защиты от коррозии данным составом является высокое влагопоглощение, низкая светостойкость, получение темных покрытий, длительный срок высыхания покрытия без грунтовочного состава.

Цель изобретения - повышение светостойкости, уменьшения влагопоглощения, расширение цветовой гаммы и уменьшения срока высыхания защитного покрытия.

Таблица 1
Технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКП для окраски металлических поверхностей с плотной ржавчиной и окалиной.
Характеристики	Hammerite Vitall Finish (Великобритания)	Эмаль-грунт ПФ-100, ГОСТ Р 51691-2000	Эмаль UR-108, UR-108 (Zn), лак UR-140.	Покрытие «Лигнокор» пат. SU 1732677 A1
Связующее вещество	Модифицированные алкидные смолы с стиролом	Алкидная смола, модифицированная акриловым сополимером	Полиуретановый полимер, отверждаемый влагой воздуха.	Талловый пек, Лигносульфонаты
Растворитель	Hammerite Brush Cleaner & Thinners	Уайт-спирит, сольвент, ксилол, толуол	Уайт-спирит, сольвент, ксилол, толуол	Ксилол
Пигмент	микрочастицы закаленного стекла и силиконов	изолирующие пигменты и присадки	металлический цинк	Алюминиевая пудра ПАП-1
Фактура покрытия	молотковая, глянцевая, матовая	глянцевая или полуглянцевая	глянцевая	глянцевая
Механизм защитного действия	Эффективная барьерная защита, водоотталкивающие свойства	пассивация поверхности и барьерная защита	Эффективная барьерная защита и преобразование ржавчины	адгезионно-ингибирующее действие
толщина покрытия	100 мкм	90-100 мкм	90-100 мкм	80-150 мкм
Расход материала	210-260 г/м2	190-250 г/м2	210-270 г/м2	80-150 г/м2
Время высыхания: на отлип;	1,5 ч	6-8 ч	0,5-3 ч	48
до степени 3;	-	12-16 ч	6-8 ч	48 ч
полное отверждение	7-14 сут	5-7 сут	7-10 сут	7 сут
Температура нанесения, °С	от+8 до 25	-10, температура эмаль +15, от +5 до +40	-20, температура эмаль +15, от +5 до +30	от +5 до +30
Водостойкость	выдерживает частую мойку	выдерживает частую мойку	может эксплуатироваться под водой	не водостойкое
Химстойкость	к атмосферной коррозии	к атмосферной коррозии	Устойчиво во всех агрессивных средах	к атмосферной коррозии
Термостойкость, °С	+80	+90	+120	+50
Адгезия, балл (ГОСТ 15140)	1	1	1	1-2
Эластичность, мм (ГОСТ 6806)		1	1-2	3
Твердость, усл.ед. (ГОСТ 5233)		не менее 0,3	не менее 0,45

Поставленная цель достигается тем, что защитный состав, включающий пленкообразующее из таллового пека 40-45 мас.ч., лигносульфонаты технические 8-10 мас.ч и загуститель - канифоль марки ТМ 4,8-7 мас.ч., пигмент - алюминиевая пудра (ПАП-1) 0,8-2,0 мас.ч. и растворитель - о-ксилол 36,8-40 мас.ч, содержит в качестве разбеливающего вещества двуокись титана, окись цинка и фосфат цинка, в качестве модификатора - гексаметилентетраамин и в качестве отвердителя - полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, в мас.ч:

- талловый пек - 40-45,

- лигносульфонаты технические - 8-10

- канифоль -4,8-7,0

- алюминиевая пудра (ПАП-1) -0,6-2,0,

- двуокись титана - 0,06-0,2,

- окись цинка - 0,1-0,14,

- фосфат цинка - 0,1-0,2,

- гексаметилентетраамин - 4,0-11,0,

- о-ксилол - 36,8-40,

- полиэтиленполиамин - 2,0-5,0.

Защитное покрытие (табл.2) готовили путем последовательного механического смешения всех компонентов, кроме растворителя и отвердителя, при температуре 80-140°С в лабораторных условиях. При охлаждении состава до 30°С добавляли растворитель до вязкости 60-70 с. Вязкость покрытия определялась на вискозиметре типа ВЗ-246 с диаметром сопла 6 мм по ГОСТ 9070-75 при температуре (20±0,5)°С.

За час до нанесения покрытия на образцы добавляли отвердитель-полиэтиленполиамин. Покрытие наносили на образцы жести размером (150×70) мм. Определяли время высыхания покрытия до отлипа и степени 3, определяли адгезию покрытия к металлу (ГОСТ 15140-78) и эластичность пленки (ГОСТ 6806-73), водопоглощение покрытия (ГОСТ 4650 - 80), светостойкость (ГОСТ 9.045-75 Метод 2) с помощью ртутно-кварцевой лампы ДРТ-375.

Защитное покрытие предложенного состава представляет собой однородную смесь белого цвета. Смесь пигментов ZnO+TiO₂+Zn₃(PO₄)₂+алюминиевая пудра обладает разбеливающим эффектом, покрытие из серебристо-коричнего превращается в белый цвет. Кроме того, фосфат цинка образует с железом комплекс, который приведен ниже:

Механизм противокоррозионного действия фосфата цинка включает в себя диссоциацию фосфата под действием влаги, проникающей в покрытие, с образованием комплексной кислоты, которая реагирует с ионами железа на анодных участках с образованием стабильных, прочно удерживаемых комплексных ингибиторов коррозии [Zn₃(PO₄)₂ (ОН)₂(Н₂O)₂]Fe и [Zn₃ (PO₄)₂(H₂O)₂(ОН)(COOH)]Fe.

Алюминиевая пудра и окись цинка отлично защищает от действия светового облучения: пигмент способен отражать 100% УФ, 80% ИК и 75% излучения в видимой области спектра.

Для модификации покрытия был использован гексаметилентетраамин (ГМТА). Выбор ГМТА обусловлен тем, что он входит в состав многих модификаторов на основе двухатомных фенолов (модификаторы РУ, РУАЛ, АРУ). ГМТА взаимодействует с сульфогруппами полифенолов (лигносульфонатов) и неомыленные вещества реагируют со смоляными кислотами таллового пека через ГМТА, образуя вещество очень эластичное, с водопоглощением 0,1-0,3%. Время полного высыхание покрытия до степени 3 уменьшается в 3,5 раза и составляет двое суток.

Добавка отвердителя - полиэтиленполиамина (ПЭПА) способствует быстрому высыханию покрытия (сутки), но при хранении покрытие теряет свои свойства, отверждается в массе. ПЭПА можно использовать только в двухупаковочных составах: соотношение покрытия «Лигнокор» к ПЭПА 20:1.

Продукт DIMAPA-Quat (акрилоилтриметиламидопропиламмоний хлорид) улучшает реологические свойства покрытия: пигменты не оседают на дно.

Таблица 2.
Характеристика состава покрытия «Лигнокор»
Компоненты покрытия	Разработанный ранее, мас.ч	Усовершенствованный состав, мас.ч
Талловый пек ТУ 13-0281078-84-89	45	40
Лигносульфонаты технические жидкие ТУ 13-0281036-	10	8
Канифоль ТУ 13-4000177-01-83	7	4,8
Пудра алюминиевая марки ПАП-1 ГОСТ 5494-71	0,8	0,6
Пигмент (TiO марки Р-02)	-	0,06
Орто-ксилол нефтяной ТУ 38.101254-72Е	40	36,2
ZnO	-	0,14
Zn3(PO4)2	-	0,1
Димапа-Кват	-	0,02
гексаметилентетраамин (ГМТА)	-	4,0
Полиэтиленполиамин (ПЭПА)	-	5,0
Время высыхание до отлипа, ч	24	12
Время высыхания до степени 3, сут	7	1
Адгезия, балл	1-2	1-2
Эластичность, мм	3	3-5
Водопоглощение, %	12	0,1-0,3

Антикоррозионный состав для защиты от коррозии стальных и железобетонных поверхностей путем нанесения на ржавую с толщиной ржавчины до 100 мкм поверхность, включающий лигносульфонаты технические, талловый пек, пигмент - алюминиевую пудру ПАП-1, канифоль, органический растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит разбеливающее вещество - двуокись титана, окись цинка, фосфат цинка, отвердитель - полиэтиленполиамин, и модификатор - гексаметилентетрамин, повышающий водостойкость покрытия, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

талловый пек	40-45
лигносульфонаты технические	8-10
канифоль	4,8-7,0
гексаметилентетрамин	4,0-11,0
алюминиевая пудра ПАП-1	0,6-2,0
двуокись титана	0,06-0,2
окись цинка	0,1-0,14
фосфат цинка	0,1-0,2
органический растворитель	36,2-40

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя он содержит орто-ксилол, или уайт-спирит, или смесь толуола и уайт-спирита в соотношении 3:1.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве улучшения реологических свойств он содержит акрилоилтриметиламидопропиламмоний хлорид в количестве 0,02 мас.ч.