ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ, СТОЙКОГО К ВОЗДЕЙСВИЮ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР
EPOXY COMPOSITION FOR PROTECTIVE ANTICORROSIVE COATING, RESISTANT TO HIGH TEMPERATURES

Изобретение относится к составам полимерных антикоррозионных лакокрасочных материалов, которые могут быть использованы для долговременной антикоррозионной защиты трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры тепловых сетей. предохранения труб или фитингов от коррозии или от образования нежелательных отложений,
Из области техники известен патент на изобретение «Способ нанесения антикоррозийного покрытия на металлическую поверхность и композиция для антикоррозийного покрытия металлической поверхности (Патент RU № 2343224 от 10/01/2009).
Предполагается выполнение покрытия трехслойным.
Каждый из слоев представляет собой суспензию полимерной композиции, которую подготавливают перед нанесением на металлическую поверхность посредством введения в эмульсию гидрофильного предполимера с полиизоцианатным компонентом высоконаполненной композиции с последующим диспергированием до получения суспензии и добавлением в последнюю каталитической добавки.
Для получения слоя композиции используют следующий состав ингредиентов суспензии:
смола эпоксидная ЭД-20- 5-10 мас. %, лапрол 502 - 15, масло касторовое- 7, регулятор вязкости РВ- 5-10, сурик железный- 15 сульфат бария- 10 аэросил- 0,5.
После нанесения трёхслойной композиции полученное покрытие удовлетворяет требованиям предъявляемым к покрытиям трубопроводов тепловых сетей.
Суспензию полимерной композиции составляют перед нанесением на металлическую поверхность посредством введения в эмульсию гидрофильного предполимера с полиизоцианатным компонентом высоконаполненной композиции с последующим диспергированием и добавлением в последнюю каталитической добавки.
Данная композиция и технология получения антикоррозионного покрытия является достаточно сложной и предполагает нанесение на металлическую поверхность многокомпонентного состава, заранее приготовленного и добавлением перед нанесением на металлическую поверхность каталитической добавки.
Известен патент на изобретение СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПОВЕРХНОСТЬ И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (Патент RU № 2252978 от 27.05.2005) соответствии с которым предполагается нанесение трехслойной композиции.
Для третьего (покровного) слоя создают композицию при соотношении ингредиентов, мас. %:
- эпоксидная смола - 15, сольвент - 15, сурик железный - 15 дибутилфталат - 7 тальк - 10 аэросил - 1,0, диэтаноламин -0,1, сажа - 6.
Антикоррозионное покрытие является прочным и долговечным, не подверженным разрушению при воздействии термической деформации. Термостойкость покрытия составляет 500 часов при 150°С
Наиболее близким по технической сущности является ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ( Патент RU № 2360938 от 10.07.2009)
Изобретение относится к эпоксидной композиции, предназначенной для получения антикоррозионных покрытий на изделиях и емкостях из бетона, железобетона, металлических конструкций.
Композиция включает следующие компоненты при их соотношении в мас. %: 47,4-54,4 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 2,8-4,3 модификатора, 19,6-27,0 растворителя, 21,7-22,8 аминного отвердителя. В качестве модификатора композиция содержит полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата. В качестве растворителя композиция содержит растворитель Р-4. В качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиамин «Арамин».
Изобретение позволяет повысить водостойкость и стойкость композиции к воздействию кислот и щелочей.
Наиболее важными показателями полимерной композиции, определяющими для каждых конкретных условий эксплуатационные параметры покрытия и срок его службы (долговечность) в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии", являются высокие физико-механические характеристики, прежде всего прочность при разрыве, адгезия, стойкость к агрессивным средам, водостойкость и низкое водопоглощение пленки.
Покрытие, полученное на основе указанной композиции, имеет низкие значения водопоглощения, высокую стойкость к агрессивным средам, что указывает на повышение эффективности защитных свойств и срока службы покрытия.
Однако состав композиции для получения антикоррозионного покрытия предназначен для работы в условиях нормальных температур.
Технической проблемой является создание прочного и долговечного антикоррозийного покрытия, не подверженного разрушению в условиях термоциклирования, ударных и истирающих воздействий.
Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в обеспечении получения прочного и долговечного антикоррозийного покрытия, не подверженного разрушению в условиях термоциклирования, ударных и истирающих воздействий.
Техническая проблема решается и технический результат достигается тем, что антикоррозионное защитное полимерное покрытие получено на основе композиции, содержащей модифицированную синтетическим каучуком (карбоксилзамещенным бутадиен-акрилонитрильным каучуком) эпоксидную смолу, пигмент на основе оксида железа, диоксид титана, микронизированный сульфат бария, пластификатор, растворитель - ксилол. Покрытие отверждается отвердителем полиамидного типа.
Полученное покрытие обеспечивает повышение стойкости антикоррозионного защитного полимерного покрытия к образованию трещин, улучшению его теплоизоляционных свойств и увеличение срока службы.
Эпоксидная композиция для покрытия, включающая эпоксидную смолу, пигменты, пластификатор, отвердитель, растворитель отличается тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит эпоксидную диановую смолу с молекулярной массой 1000-1200 дополнительно модифицированную карбоксил замещенным синтетическим каучуком при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
- эпоксидная диановая смола с молекулярной массой 1000-1200 - 26,0 - 29,0;
- синтетический каучук - 2,0-4,0;
- пигмент на основе оксида железа - 6,0-7,5;
- диоксид титана рутильный - 7,5 - 8,5;
- сульфат бария микронизированный - 20,0 - 21,8;
- пластификатор - 2,0 - 2,5;
- ксилол - 20,0-21,0
- отвердитель полиамидный - 10,7 - 11,5
При этом соотношение между эпоксидной смолой и синтетическим каучуком составляет 1: 0,07-0,15
Данная задача решилась тем, что эпоксидная смола была модифицирована синтетическим каучуком. Отсюда, покрытие обладает комбинацией свойств, присущих как эпоксидным материалам, так и материалам на основе каучуков и имеет преимущества по сравнению с традиционными эпоксидными покрытиями.
Использование синтетического каучука позволило улучшить стойкость покрытия к образованию трещин в следствии термического расширения материала, улучшить теплоизоляционные свойств покрытия за счет теплоизоляционных свойств каучука и увеличить прочность сцепления с металлической поверхностью трубопроводов тепловых сетей.
Применение оксида железа, диоксида титана, микронизированного сульфата бария, пластификатора позволило улучшить общие антикоррозионные свойства покрытия.
Антикоррозионное защитное полимерное покрытие изготавливают следующим образом:
Для модифицирования эпоксидной смолы в вакуумный реактор с якорной мешалкой предварительно заливают эпоксидную смолу согласно количественному составу композиции. Далее под вакуумом в реакторе, при перемешивании якорной мешалкой увеличивают температуру смолы в реакторе до 80°С.
После достижения температуры смолы в реакторе 80°С производится добавка синтетического каучука небольшими порциями с контролем температуры реакционной массы согласно количественному составу композиции.
После окончания процесса синтеза, обязательной стадией является, определение содержания акрило-нитрильных групп методом ИК-спектроскопии.
В диссольвер загружают расчетное количество модифицированной смолы и при постоянном перемешивании добавляют расчетное количество пластификатора, пигментов и наполнителей.
Далее проводят диспергирование до степени перетира не более 60 мкм.
В бисерную мельницу горизонтального типа подается готовая пигментная суспензия после диссольвера, и проводится диспергирование пигментной суспензии до степени перетира не более 40 мкм.
В смеситель загружается продиспергированная пигментная суспензия, где происходит постановка на тип, введением необходимого количества ксилола.
После смешения двух компонентов и нанесения материала на окрашиваемую поверхность, образуется защитное антикоррозионное матовое покрытие серебристо-коричневого цвета, обладающее хорошей адгезией к металлическим поверхностям, способное защищать трубопроводы тепловых сетей от воздействия внешней среды, тем самым предотвращая их антикоррозионное разрушение. Модифицирующая добавка (карбоксилзамещенный бутадиен-акрилонитрильный каучук) и наполнители, используемые в покрытии, позволяют эксплуатировать его при воздействии повышенных температур, кратковременно до 200°С.
Отверждение покрытия происходит как за счет экзотермической реакции функциональных групп эпоксидных смол, входящих в состав покрытия, с функциональными группами полиамидного отвердителя, так и за счет физического процесса испарения растворителей из лакокрасочного материала, нанесенного на окрашиваемую поверхность.
При разработке данного покрытия были исследованы различные экзотермические реакции, протекающие с различными полиамидными отвердителями и был выбран наиболее благоприятный отвердитель, для данного типа покрытия, вступающий в реакцию с функциональными группами эпоксидных смол с выделением наиболее благоприятных температур, способствующих к получению химически плотно сшитого, антикоррозионного покрытия, обладающего наиболее оптимальным набором физико-механических и защитных свойств.
Покрытие может наноситься на окрашиваемую поверхность как методами безвоздушного и пневматического распыления, так и ручными способами окрашивания, такими как кистью и валиком.
При увеличении вязкости готовой композиции допускается разбавление ее растворителем, подходящим для данного типа покрытий.
Для получения надежной антикоррозионной защиты наносят не менее двух слоев композиции.
Изобретение иллюстрируется примерами
Пример 1. В реактор, снабженный якорной мешалкой, обогревом, последовательно загружают эпоксидную диановую смолу типа Э41 в количестве 26 кг. Далее под вакуумом в реакторе, при перемешивании якорной мешалкой увеличивают температуру смолы до 80°С.
После достижения температуры смолы в реакторе 80°С производится добавка карбоксил замещенного синтетического каучука небольшими порциями при общем количестве 4 кг с контролем температуры реакционной массы согласно количественному составу композиции.
В диссольвер загружают расчетное количество модифицированной смолы 30 кг и при постоянном перемешивании добавляют расчетное количество пластификатора 2,5 кг, пигментов: пигмент на основе оксида железа - 7,5 кг, диоксид титана рутильный - 7,5 кг и наполнитель, сульфат бария микронизированный - 21,8 кг, ксилол - 20 кг.
Далее проводят диспергирование до степени перетира не более 60 мкм.
В бисерную мельницу горизонтального типа подается готовая пигментная суспензия после диссольвера, и проводится диспергирование пигментной суспензии до степени перетира не более 40 мкм.
В смеситель загружается продиспергированная пигментная суспензия, где происходит постановка на тип, введением необходимого количества ксилола до 100%.
В результате получается эпоксидная смола в количестве 89,3 кг. Для получения готового покрытия в получившуюся смолу добавляют полиамидный отвердитель в количестве 10,7 кг.
После смешения изготовленной эпоксидной смолы и полиамидного отвердителя, и нанесения материала на окрашиваемую поверхность, образуется защитное антикоррозионное матовое покрытие серебристо-коричневого цвета, обладающее хорошей адгезией к металлическим поверхностям, способное защищать трубопроводы тепловых сетей от воздействия внешней среды, тем самым предотвращая их антикоррозионное разрушение.
Далее приведены результаты испытания по адгезии и эластичность пленки при изгибе.
Адгезионная прочность к металлической и бетонной подложке определена по ГОСТ 15140-78 "Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии".
Эластичность пленки при изгибе определена по ГОСТ 6806-73 "Материалы лакокрасочные. Метод определения эластичности пленки при изгибе"
ПРИМЕР 2
Композицию готовят аналогично примеру 1 при соотношениях,
Берут 29 кг эпоксидной диановой смолы типа Э41, синтетический каучук - 2 кг, пигмент на основе оксида железа - 6 кг, диоксид титана рутильный - 8,5 кг, сульфат бария микронизированный - 20 кг, пластификатор - 2 кг, ксилол - 21 кг, отвердитель - 11,5 кг.
Далее приведены результаты испытания по адгезии и эластичность пленки при изгибе.
Примеры свойств покрытия при использовании различной по составу композиции по примеру 1 и примеру 2
Таким образом, предлагаемый состав антикоррозионного защитного полимерного покрытия позволяет повысить температурную стойкость, эксплуатировать его для тепловых сетей до температур плюс 200°С (кратковременные повышения) и рекомендовать его для использования при защите всех металлических элементов тепловых сетей (собственно трубопроводов, задвижек и др.).
Покрытие обладает высокой адгезией к металлическим поверхностям и эластичностью при изгибе.