Состав для антикоррозионной защиты и способ его получения
Патент 2341544
Авторы
- Ермашева Валентина Михайловна (RU)
- Плотников Игорь Александрович (RU)
- Приходченко Валентина Степановна (RU)
Правообладатели
Классы МПК
- C09D109 - Составы для нанесения покрытий на основе гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями
- C09D193 - Составы для нанесения покрытий на основе природных смол; составы для нанесения покрытий на основе их производных (полировальные составы C09G)
- C09D5/08 - краски для защиты от коррозии
Состав для антикоррозионной защиты и способ его получения
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к получению антикоррозионного покрытия на железобетонных и металлических конструкциях производственных цехов химических предприятий и внешних поверхностей оборудования, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности, содержащих в атмосфере диоксид серы, сероводород, хлор и аммиак. Состав включает связующее - модифицированная гексаметилентетрамином смесь таллового пека и лигносульфонатов технических в присутствии катализатора - окиси цинка, талловую модифицированную канифоль, пигменты - алюминиевую пудру и двуокись титана, фосфат цинка, нейтрализующий наполнитель - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк, отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель. Получают состав сначала смешивая (модификация) смеси таллового пека, технических лигносульфонатов и гексаметилентетрамина при 120-140°С в присутствии катализатора - окиси цинка. Смесь охлаждают, добавляют талловую модифицированную канифоль, пигменты. Добавляют нейтрализующий наполнитель, отвердитель и растворитель. Получаемое покрытие имеет повышенную светостойкость, расширяется цветовая гамма, быстро высыхает. 2 н. и 1 з.п ф-лы, 1 табл.
Реферат
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к получению антикоррозионного покрытия на основе побочных продуктов целлюлозно-бумажной промышленности (лигносульфонаты технические, талловый пек). Особая область использования - защита от коррозии железобетонных и металлических конструкций производственных цехов химических предприятий и внешних поверхностей оборудования, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности, содержащих в атмосфере диоксид серы, сероводород, хлор, аммиак.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому составу для антикоррозионной защиты является состав, включающий связующее - модифицированная гексаметилентетрамином смесь таллового пека и лигносульфонатов технических в присутствии катализатора - окиси цинка, талловую модифицированную канифоль, пигменты - алюминиевую пудру и двуокись титана, фосфат цинка (см. патент RU 2051937, опубл. 10.01.1996). Недостатком его является высокое влагопоглощение, низкая светостойкость, получение покрытий темного цвета, длительный срок высыхания покрытия. Предлагаемым изобретением решается задача: повышение светостойкости, расширение цветовой гаммы и уменьшения срока высыхания защитного покрытия.
Для достижения этого технического результата состав для антикоррозионной защиты включает связующее - модифицированная гексаметилентетрамином смесь таллового пека и лигносульфонатов технических в присутствии катализатора - окиси цинка, талловую модифицированную канифоль, пигменты - алюминиевую пудру и двуокись титана, фосфат цинка, нейтрализующий наполнитель - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк, отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
вышеуказанное связующее, содержащее:
| - талловый пек | 40-45 |
| - лигносульфонаты технические | 8-15 |
| - гексаметилентетрамин | 4-11,0 |
| - катализатор - окись цинка | 0,1-0,14 |
| талловая модифицированная канифоль | 4,8-7,0 |
| пигменты - алюминиевая пудра | 0,6-2,0 |
| - двуокись титана | 0,06-10,0 |
| - фосфат цинка | 0,1-0,2 |
| нейтрализующий наполнитель - | 1-10 |
| - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, | |
| и/или микрокальцит, и/или микротальк, | |
| отвердитель - полиэтиленполиамин | 5,0-10,0 |
Отличительным признаком предлагаемого состава от указанного вышеизвестного, наиболее близкого к нему, является то, что состав дополнительно содержит нейтрализующий наполнитель - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк, отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
вышеуказанное связующее, содержащее:
| - талловый пек | 40-45 |
| - лигносульфонаты технические | 8-15 |
| - гексаметилентетрамин | 4-11,0 |
| - катализатор - окись цинка | 0,1-0,14 |
| талловая модифицированная канифоль | 4,8-7,0 |
| пигменты - алюминиевая пудра | 0,6-2,0 |
| двуокись титана | 0,06-10,0 |
| фосфат цинка | 0,1-0,2 |
| нейтрализующий наполнитель - | 1-10 |
| окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, | |
| и/или микрокальцит, и/или микротальк, | |
| отвердитель - полиэтиленполиамин | 5,0-10,0 |
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу получения состава для антикоррозионной защиты является способ, включающий модификацию и смешивание компонентов (см. патент RU №2051937, опубл. 10.01.1996).
Недостатками его являются невысокое качество получаемого продукта и низкая производительность, длительность процессов смешения компонентов.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения качества продукта, повышения производительности.
Для достижения этого технического результата в начале проводят модификацию в реакторе смеси таллового пека и технических лигносульфонатов гексаметилентетрамином в присутствии катализатора окиси цинка при температуре 120÷140°С, перемешивая 2,5÷3 часа, после чего смесь охлаждают до температуры 60÷80°С и добавляют талловую модифицированную канифоль, пигменты -двуокись титана и алюминиевую пудру, фосфат цинка, после чего определяют кислотное число полученного состава и добавляют нейтрализующий наполнитель - окись кальции, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк до значений кислотного числа 0÷25 мг KOH/г, затем механически смешивают компоненты не менее 1 часа, после чего состав охлаждают до температуры не выше 30°С и добавляют отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель до вязкости 60÷70 с.
Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного вышеизвестного, наиболее близкого к нему, являются то, что в начале проводят модификацию в реакторе смеси таллового пека и технических лигносульфонатов гексаметилентетрамином в присутствии катализатора окиси цинка при температуре 120÷140°С, перемешивая 2,5÷3 часа, после чего смесь охлаждают до температуры 60÷80°С и добавляют талловую модифицированную канифоль, пигменты - двуокись титана и алюминиевую пудру, фосфат цинка, после чего определяют кислотное число полученного состава и добавляют нейтрализующий наполнитель - окись кальции, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк до значений кислотного числа 0÷25 мг KOH/г, затем механически смешивают компоненты не менее 1 часа, после чего состав охлаждают до температуры не выше 30°С и добавляют отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель до вязкости 60÷70 с.
Защитное покрытие известного состава (прототип) имеет высокую липкость за счет содержания компонентов, имеющих высокое кислотное число: канифоль талловую (175-180 мг KOH/г) и талловый пек (50÷70 мг КОН/г). В известном составе (прототип) высокое содержание свободных жирных кислот вызывает нежелательное замедление процесса высыхания покрытия. Для устранения липкости предлагается добавлять в покрытие наполнители: микрокальцит, микротальк, окись кальция, гидроокись кальция, мел в количестве 1÷10 мас.% в зависимости от кислотного числа компонентов, используемых в покрытии.
В талловом пеке и в талловой канифоли содержатся смоляные и жирные кислоты. Смоляные и жирные кислоты вступают в реакцию с окисью кальция, нейтрализуются и в качестве продукта нейтрализации образуется кальциевое мыло. С помощью кислотного числа вычисляется необходимое для нейтрализации количество окиси кальция или других нейтрализующих наполнителей.
Введенные в состав нейтрализующий наполнитель микрокальцит, и/или микротальк, и/или окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел защищают от действия светового облучения, поскольку способны отражать УФ, ИК и излучения в видимой области спектра.
Защитное покрытие готовят следующим путем: в начале проводят в реакторе модификацию смеси таллового пека и технического лигносульфоната гексаметилентетрамином в присутствии катализатора окиси цинка при температуре 120÷140°С, перемешивая 2,5÷3 часа, затем смесь охлаждают до температуры 60÷80°С и добавляют талловую модифицированную канифоль, пигменты и наполнители. Модифицированная канифоль может быть двух видов, а именно канифоль, модифицированная фумаровой кислотой и канифоль, модифицированная глицерином (см. ТУ 13-4000177-01-83).
Предварительный перетир наполнителей до фракции с частицами не более 12 мкм обеспечивает однородность покрытия, отсутствие заметных включений. Затем проводят механическое смешение компонентов не менее 1 часа. После состав охлаждают до температуры не выше 30°С и добавляют полиэтиленполиамин, органический растворитель до вязкости 60-70 с. В качестве органического растворителя могут быть использованы: орто-ксилол нефтяной ТУ 38.101254-72, толуол ГОСТ 9880-76, уайтспирит ГОСТ 3134-78, ацетон ГОСТ 2768-84.
Вязкость покрытия определяют на вискозиметре типа В3-246 с диаметром сопла 6 мм по ГОСТ 9070-75 при температуре (20±0,5)°С. Покрытие наносят на образцы жести размером (150×70)мм. Определяют время высыхания покрытия до отлипа и степени 3, определяют адгезию покрытия к металлу (ГОСТ 15140-78) и кислотное число покрытия по ГОСТ 5476-80. Введение полиэтиленполиамина в количестве 5,0÷10,0% сшивает пространственную структуру пленкообразующих веществ (талловый пек, лигносульфонаты технические), что приводит к прочности пленки антикоррозионного покрытия.
Кислотное число определяют по ГОСТ 5476-80. Навеску 2±0,0002 г покрытия растворяют в конической колбе вместимостью 250 мл в 30 мл спирто-толуольной смеси (1:1) и титруют полученный раствор в присутствии фенолфталеина 0,1 н. спиртовым раствором KOH до появления розового окрашивания. Кислотное число вычисляют по формуле:
X=VT1000/m, где:
V - объем 0,1 н. спиртового раствора KOH, израсходованный на титрование, мл;
Т - титр 0,1 н. спиртового раствора KOH, г;
m - масса навески покрытия, г.
При добавлении нейтрализующих наполнителей от 1÷10 мас.% кислотное число покрытия изменяется в пределах 0÷25 мг KOH/г. Образовавшееся кальциевое мыло ускоряет процесс высыхания покрытия и снижает липкость. Пример: защитное покрытие готовили следующим путем: в начале проводили в реакторе модификацию смеси таллового пека и технического лигносульфоната гексаметилентетрамином в присутствии катализатора окиси цинка при температуре 120÷140°С, перемешивали 2,5 часа, затем охлаждали смесь до температуры 80°С и добавляли канифоль талловую, пигменты и наполнители, проводили механическое смешения компонентов в течение 1 часа. При охлаждении состава до 30°С добавляли полиэтиленполиамин и органический растворитель до вязкости 60 с. Вязкость покрытия определялась на вискозиметре типа В3-246 с диаметром сопла 6 мм по ГОСТ 9070-75 при температуре (20±0,5)°С. Покрытие наносили на образцы жести размером (150×70) мм. Определяли время высыхания покрытия до отлипа и степени 3, определяли кислотное число покрытия по ГОСТ 5476-80. Данные сравнительных испытаний составов антикоррозионного покрытия приведены в таблице.
Повышение светостойкости, расширение цветовой гаммы и защитного покрытия достигается тем, что защитный состав включает окись титана и нейтрализующий наполнитель микрокальцит, и/или микротальк, и/или окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел.
| Данные испытаний составов антикоррозионного покрытия | |||||||||||||||||||
| Компоненты покрытия | Состав согласно прототипу, мас.% | Предлагаемый состав, мас.% | |||||||||||||||||
| номер примера | |||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
| Талловый пек, ТУ 13-0281078-84-89 | 40 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 |
| Лигносульфонаты техническиежидкие,ТУ 13-0281036-029-94 | 8 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 |
| Модифицированная талловаяканифоль,ТУ 13-4000177-01-83. Фумаровой кислотойГлицерином | 4,8 | ||||||||||||||||||
| 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | ||
| Пудра алюминиевая марки ПАП-1, ГОСТ 5494-71 | 0,6 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Пигмент (TiO марки Р-02), ГОСТ 9808-84 | 0,06 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Орто-ксилол нефтяной, ТУ 38.101254-72 | 36,2 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | ||||||||||||
| Толуол, ГОСТ 9880-76 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | |||||||||||||||
| Уайтспирит, ГОСТ 3134-78 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | |||||||||||||||
| Ацетон, ГОСТ 2768-84 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | 28,24 | |||||||||||||||
| Окись цинка ZnO, ГОСТ 10262-73 | 0,1-0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
| Фосфат цинка Zn3 (PO4), ТУ 2329-006-5089710-2005 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Окись кальция, ГОСТ 8677-76 | - | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | ||||||||||||||
| Микрокальцит марки URALCARB-5 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | ||||||||||||||
| Микротальк, ГОСТ 19284-79 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | |||||||||||
| Гидроокись кальция, ГОСТ 8677-76 | 5,0 | ||||||||||||||||||
| Мел, ГОСТ 8253-79 | |||||||||||||||||||
| Гексаметилентетрамин (ГМТА) ГОСТ 1381-73 | 4,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Полиэтиленполиамин (ПЭПА), ТУ 6-02-594-86 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Кислотное число, мг KOH/г | 50-120 | 12 | 12 | 13 | 11 | 12 | 13 | 12 | 13 | 14 | 12 | 13 | 14 | 14 | 13 | 12 | 12 | 13 | 11 |
| Время высыхания до отлипа, ч | 12 | 7,0 | 7,2 | 7.5 | 6,8 | 7,0 | 7,2 | 7,0 | 7,5 | 7,8 | 7,0 | 7,4 | 7,9 | 7,7 | 7,3 | 6,9 | 7,0 | 7,4 | 6,9 |
| Время высыхания до степени 3, сут | 1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| Компоненты покрытия | Состав согласно прототипу, мас.% | Предлагаемый состав, мас.% | ||||||
| Номер примера | ||||||||
| 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | ||
| Талловый пек, ТУ 13-0281078-84-89 | 40 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 |
| Лигносульфонаты техническиежидкие,ТУ 13-0281036-029-94 | 8 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 | 8,4 |
| Модифицированная талловаяканифоль,ТУ 13-4000177-01-83.Фумаровой кислотойГлицерином | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 |
| Пудра алюминиевая марки ПАП-1, ГОСТ 5494-71 | 0,6 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Пигмент (TiO марки Р-02), ГОСТ 9808-84 | 0,06 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Орто-ксилол нефтяной, ТУ 38 101254-72 | 36,2 | 28,24 | ||||||
| Толуол, ГОСТ 9880-76 | 28,24 | 28,24 | ||||||
| Уайтспирит, ГОСТ 3134-78 | 28,24 | 28,24 | ||||||
| Ацетон, ГОСТ 2768-84 | 28,24 | 28,24 | ||||||
| Окись цинка ZnO, ГОСТ 10262-73 | 0,1-0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 |
| Фосфат цинка Zn3 (PO4), ТУ 2329-006-5089710-2005 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Окись кальция, ГОСТ 8677-76 | - | |||||||
| Микрокальцит марки URALCARB-5 | ||||||||
| Микротальк, ГОСТ 19284-79 | ||||||||
| Гидроокись кальция, ГОСТ 8677-76 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | |||||
| Мел, ГОСТ 8253-79 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | ||||
| Гексаметилентетрамин (ГМТА) ГОСТ 1381-73 | 4,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Полиэтиленполиамин (ПЭПА), ТУ 6-02-594-86 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Кислотное число, мг KOH/г | 50-120 | 13 | 13 | 14 | 12 | 12 | 13 | 12 |
| Время высыхания до отлипа, ч | 12 | 7,8 | 7,9 | 8,0 | 7,0 | 7,2 | 7,9 | 7,0 |
| Время высыхания до степени 3, сут | 1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
1. Состав для антикоррозионной защиты, включающий связующее - модифицированную гексаметилентетрамином смесь таллового пека и лигносульфонатов технических в присутствии катализатора - окиси цинка, талловую модифицированную канифоль, пигменты - алюминиевую пудру и двуокись титана, фосфат цинка, нейтрализующий наполнитель - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк, отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| талловый пек | 40-45 |
| лигносульфонаты | 8-15 |
| гексаметилентетрамин | 4-11,0 |
| катализатор - окись цинка | 0,1-0,14 |
| талловая модифицированная канифоль | 4,8-7,0 |
| пигменты - алюминиевая пудра | 0,6-2,0 |
| двуокись титана | 0,06-10,0 |
| фосфат цинка | 0,1-0,2 |
| нейтрализующий наполнитель - | 1-10 |
| окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, | |
| и/или микрокальцит, и/или микротальк | |
| отвердитель - полиэтиленполиамин | 5,0-10,0 |
2. Состав для антикоррозионной защиты по п.1, отличающийся тем, что он содержит нейтрализующий наполнитель микрокальцит, и/или микротальк, и/или окись кальция, и/или мел с частицами не более 12 мкм.
3. Способ получения состава для антикоррозионной защиты, заключающийся в том, что вначале проводят модификацию в реакторе смеси таллового пека и технических лигносульфонатов гексаметилентетрамином в присутствии катализатора окиси цинка при температуре 120-140°С, перемешивая 2,5-3 ч, после чего смесь охлаждают до температуры 60-80°С и добавляют талловую модифицированную канифоль, пигменты - двуокись титана и алюминиевую пудру, фосфат цинка, после чего определяют кислотное число полученного состава и добавляют нейтрализующий наполнитель - окись кальция, и/или гидроокись кальция, и/или мел, и/или микрокальцит, и/или микротальк до значений кислотного числа 0-25 мг KOH/г, затем механически смешивают компоненты в течении не менее 1 ч, после чего состав охлаждают до температуры не выше 30°С и добавляют отвердитель - полиэтиленполиамин и органический растворитель до вязкости 60-70 с.