Антикоррозионный пигмент

Антикоррозионный пигмент

Реферат

Изобретение относится к антикоррозионным пигментам и может быть использовано в грунтовках, композициях, лакокрасочных материалах для защиты различных металлов и сплавов от коррозии.

Известен антикоррозионный пигмент, содержащий фосфаты металлов, а именно фосфаты Mg, Ca, Zn в виде смеси, DE 2916029 A1.

Недостатком такого пигмента является нестабильность смеси, а также высокая гидрофильность, что ухудшает антикоррозионные свойства ввиду повышенной флокуляции и агрегации частиц пигмента.

Известен антикоррозионный пигмент, включающий фосфаты металлов (Mg, Ca), получаемый в условиях высокоскоростного диспергирования, US 4294621.

Данному пигменту также свойственна высокая гидрофильность и неудовлетворительные антикоррозионные свойства из-за низкой комплексообразующей способности компонентов.

Известен антикоррозионный пигмент, содержащий фосфаты щелочноземельных металлов, в частности Ca или Mg, и фосфат не щелочноземельного металла, в частности Al, US 5158610.

Известен антикоррозионный пигмент, включающий фосфат не щелочноземельного металла - Al и фосфаты щелочноземельных металлов, RU 2287544.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Оно позволяет получить более мелкодисперсный легкоизмельчаемый пигмент в сравнении с вышеприведенными аналогами и, соответственно, обладает несколько лучшими антикоррозионными свойствами.

Однако повышенная гидрофильность поверхности частиц пигмента в условиях большинства органорастворимых лакокрасочных материалов (алкидные, эпоксидные, акрилатные, уретановые) приводит к флокуляции и агрегации этих частиц. Это снижает эффективность противокоррозионного действия пигмента, так как при этом уменьшается удельная поверхность пигментной фазы и, соответственно, снижается скорость растворения пигмента и способность поддерживать необходимую концентрацию пассивирующих ионов. Через 240 часов выдержки в 3% растворе NaCl площадь поверхности металла, пораженной коррозией, составляет 90-95%.

Задачей настоящего изобретения является улучшение антикоррозионных свойств пигмента.

Согласно изобретению антикоррозионный пигмент, включающий фосфаты Al и Ca, или Al, Ca и Mg, или Al и Mg, или Zn и Ca, дополнительно содержит стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов:

фосфаты металлов	98-99,5 масс.%
стеариновая кислота	остальное.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».

Гидрофобизирующая добавка равномерно распределяется по поверхности частиц пигмента в виде нанослоя толщиной 5-10 нм, вследствие чего агрегация пигментных частиц практически не происходит; значительно повышается скорость растворения пигмента, достигается высокая концентрация пассивирующих ионов, что обеспечивает повышение антикоррозионного эффекта пигмента и срока службы защитного покрытия.

Указанные обстоятельства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Антикоррозионный пигмент получают следующим образом. Исходным сырьем является гидроксид или оксид не щелочноземельного металла (Al, Zn), концентрированная фосфорная кислота и карбонаты щелочноземельных металлов (Са, Mg). Оксид или гидроксид не щелочноземельного металла растворяют в H_3PO₄ при t=80-90°С в емкости из термостойкого стекла в течение 20-30 минут при непрерывном перемешивании. Затем раствор охлаждают до 50-60°С, разбавляют водой до концентрации не более 9.2 мас.% раствора гидроксида или оксида не щелочноземельного металла и вводят водную суспензию карбоната щелочноземельного металла (Ca, Mg) при перемешивании. Реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение двух часов. В результате образуются третичные фосфаты указанных выше металлов общей формулы AE_x(Al или Zn) и (PO₄)_z, где АЕ - щелочноземельный металл (металлы), x, у, z - массы ионов АЕ⁺², Al⁺³ или Zn⁺², PO₄ ^-3. Соотношение х:у:z должно составлять в масс.%, соответственно, 29,8-53,8:2,7-4,1:43,5-66,1, то есть остается таким же, как в прототипе.

После этого в смесь вводят гидрофобизатор - стеариновую кислоту в виде водной 40% эмульсии, при этом фосфаты металлов составляют 98-99,5 мас.%, стеариновая кислота остальное, смесь перемешивают и помещают в бисерную мельницу, где обрабатывают в течение 30 минут. Затем осуществляют фильтрацию, сушку и измельчение полученного пигмента. Пигменты с различным соотношением компонентов иллюстрируются нижеприведенными примерами. Свойства пигментов приведены в таблице.

Пример 1. Для получения антикоррозионного пигмента в лабораторных условиях взято 12.5 г гидроксида алюминия, который растворяли в 30 г 85%-ной ортофосфорной кислоты при 90°С в течение 30 минут при перемешивании. Полученный раствор разбавляли 94 г воды, температуру раствора доводили до 60°С, после чего в него вводили 70.6 г 18.6%-ной водной суспензии карбоната кальция небольшими порциями при постоянном перемешивании в течение 3 часов; после этого смесь охлаждали до комнатной температуры и в нее вводили 2.5 г 40%-ной водной эмульсии стеариновой кислоты, перемешивали и помещали в бисерную мельницу, где обрабатывали в течение 30 минут, после чего пигмент отделяли фильтрованием и высушивали при температуре 120±2°С в течение 3 часов. Полученный пигмент содержит 98 мас.% фосфатов Al и Ca и 2 мас.% стеариновой кислоты.

Пример 2. В раствор гидроксида алюминия вводили 70.6 г 18.6% водной суспензии смеси карбонатов кальция и магния (в соотношении 1:1) и 1.9 г 40%-ной водной эмульсии стеариновой кислоты. Пигмент содержит 98.5 мас.% фосфатов Mg, Ca, Al и 1.5 мас.% стеариновой кислоты.

Пример 3. То же, как в примере 1, но вместо гидроксида алюминия взято 12.5 г гидроксида цинка, добавлено 1.25 г 40%-ной водной эмульсии стеариновой кислоты. Пигмент содержит 99 мас.% фосфатов Zn и Ca и 1 мас.% стеариновой кислоты.

Пример 4. В раствор гидроксида алюминия вводили 70.6 г 18.6%-ной водной суспензии карбоната магния, добавлено 0.65 г 40%-ной водной эмульсии стеариновой кислоты. Пигмент содержит 99.5 мас.% фосфатов Al и Mg и 0.5 мас.% г стеариновой кислоты.

Пример 5. То же, что в примере 4, добавлено 5.1 г 40% водной эмульсии стеариновой кислоты. Пигмент содержит 96 мас.% фосфатов Mg, Al и 4 мас.% стеариновой кислоты.

Пример 6. То же, что в примере 3, добавлено 0.25 г 40%-ной водной эмульсии стеариновой кислоты. Пигмент содержит 99.8 мас.% фосфатов Zn, Ca и 0.2 мас.% стеариновой кислоты.

Противокоррозионные свойства пигментов оценивали путем испытаний покрытий, содержащих пигменты, в коррозионно-активных средах с использованием потенциостатического метода определения коррозионного тока и внешнего вида покрытий. Покрытия получали путем нанесения краски, содержащей заявленный антикоррозионный пигмент, состав которой приведен в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты	Содержание антикоррозионного пигмента, мас.%
Алкидный лак ПФ-053	50
(содержание нелетучих веществ 54%)
Диоксид титана (DuPontR706)	15
Тальк (МТ-1099)	15
Антикоррозионный пигмент	5
Уайт-спирит	14
Сиккатив (LB-2 «Биолар»)	1

Свойства покрытий, соответствующих примерам 1-7, а также прототипу, приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства покрытий	Примеры	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Ток коррозии через 48
часов выдержки в 3%-ном растворе NaCl, мкА/см2	0.6	0.1	0.1	0.9	1.5	1.2	2.2
Площадь поверхности,
пораженной коррозией,
через 240 часов	30	20	20	35	45	50	90-95
выдержки в 3%-ном
растворе NaCl, %
Площадь поверхности,
пораженной коррозией,	0	0	0	0	12	10	12
через 240 часов
выдержки в воде, %

Из таблицы 1 следует, что антикоррозионный пигмент при заявленном соотношении компонентов обеспечивает более высокую противокоррозионную стойкость по сравнению с прототипом. Вместе с тем из таблицы 1 видно, что при содержании гидрофобизатора более 2 мас.% (пример 5) его количество является избыточным по отношению к поверхности частиц пигмента, что приводит к повышению степени гетерогенности покрытий, ухудшению их изолирующих свойств и снижению противокоррозионной стойкости и срока службы.

При содержании гидрофобизатора менее 0.5% (пример 6) имеет место неполное укрытие поверхности частиц пигмента и их частичная агрегация в органорастворимых лакокрасочных материалах, что приводит к уменьшению скорости выделения тормозящих коррозию ионов металлов и фосфат-ионов.

Для получения заявленного пигмента в промышленных объемах может быть использовано заводское оборудование и широко распространенные реагенты. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Антикоррозионный пигмент, включающий фосфаты металлов - Al и Са или Al, Са и Mg, или Al и Mg, или Zn и Са, отличающийся тем, что дополнительно содержит стеариновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанные фосфаты металлов	98-99,5
стеариновая кислота	остальное