СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ ПОКРЫТИЙ - МОДИФИКАТОРОВ РЖАВЧИНЫ
METHOD OF MAKING GRADIENT COATINGS - RUST MODIFIERS

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к составам и способам получения водостойких антикоррозионных грунтовок для защиты прокорродировавших поверхностей из различных металлов и сплавов перед последующим нанесением лакокрасочных покрытий или как самостоятельное защитное покрытие.
Известно покрытие антикоррозионное модифицирующее, выполненное из состава, содержащего ортофосфорную кислоту, графит, акриловую дисперсию, представляющую собой сополимер бутилового эфира акриловой кислоты с метиловым эфиром метакриловой кислоты, и вспомогательное вещество ОП-10, масло льняное техническое, конкрепол «В» на основе водного раствора поли-N-винилпирролидона (патент РФ 2326911, МКИ С09D 5/12, С09D 5/08, опубл. 20.06.2008). Недостатками данного покрытия являются невысокая адгезия и защитные свойства из-за образования избытком ортофосфорной кислоты водорастворимых соединений.
Известна грунтовка ЭП-0180 (ТУ 6-10-1858-82), предназначенная для грунтования прокорродировавших поверхностей черных металлов, представляющая собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидной смолы Э-40 с введением пластификаторов и специальных добавок. Недостатками данной грунтовки являются невысокая адгезия по прокорродировавшим сталям, невозможность использования для защиты цветных металлов, недостаточная стойкость к действию воды и агрессивных жидкостей.
2
4
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения грунтовки для защиты прокорродировавших поверхностей из различных металлов и сплавов, описанный в изобретении по Патенту РФ 2177017, МКИ С09D 5/08, С09D 5/12, С09D 163/02, опубл. 20.12.2001, включающий перемешивание эпоксидиановой смолы и глицидиловых эфиров кислот фосфора при комнатной температуре в течение 10-20 мин, введение пигментов и ингибиторов, диспергирование и введение расчетного количества аминного отвердителя. Недостатком известной грунтовки является то, что она имеет недостаточно низкую вязкость (условная вязкость по ВЗ-4 20-50 с), недостаточно высокую стойкость к действию воды (52-66 час) и 5% раствора НSO (36-48 час).
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении вязкости получаемой композиции, повышении стойкости покрытия к действию агрессивных сред.
Технический результат достигается тем, что в способе получения градиентного покрытия - модификатора ржавчины, включающем смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, пигмент, глицидиловый эфир фосфорной кислоты и отвердитель, и нанесение на поверхность, новым является то, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с пигментом, затем вводят глицидиловый эфир кислот фосфора с растворенным в нем комплексообразователем и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола 100,
глицидиловый эфир кислот фосфора 25 - 65,
пигмент 20-50,
комплексообразователь 0,5 - 5,
отвердитель - стехиометрическое количество,
где в качестве комплексообразователя используют динатриевую соль 3,5-пирокатехиндисульфокислоты (тирон), а в качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора используют или триглицидилфосфат, или диглицидилфосфат, или диглицидилметилфосфонат.
В таблице 1 представлены примеры составов предлагаемых градиентных покрытий - модификаторов ржавчины. В таблице 2 приведены свойства градиентных покрытий - модификаторов ржавчины по примерам, определенные по результатам испытаний композиций и покрытий на их основе.
В качестве эпоксидной смолы использовали смолы марок: ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), Э-40 (ОСТ 10-416-76). В качестве пигмента могут быть использованы двуокись титана (ГОСТ 9808-94), окись цинка (ТУ 6-09-01-760-90).
В качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора использовали: триглицидилфосфат (ТГФТ), диглицидилметилфосфат (ДГФТ), диглицидилметилфосфонат (ДГМФ). Все используемые глицидиловые эфиры кислот фосфора - прозрачные бесцветные нелетучие трудногорючие жидкости с низкой вязкостью (0.001-0.002 Па·с при 25°С) и содержанием эпоксидных групп 38-48% (Степашкина Л.В., Ризположенский Н.И. Синтез и свойства глицидиловых эфиров кислот фосфора // Изв. АН СССР. Сер. хим. - 1967. №3. - С.607-610).
Тирон является динатриевой солью 3,5-пирокатехиндисульфокислоты.
В качестве отвердителя использовали: моноцианэтилдиэтилентриамин (УП-0633М, ТУ 6-05-1863-78), эвтектику 4,4'-диаминодифенилметана и метафенилендиамина (УП-0638, ТУ 6-09-15-295-77), полиэтиленполиамин (ПЭПА, ТУ 6-02-594-80).
Способ изготовления градиентных покрытий - модификаторов ржавчины может быть осуществлен следующим образом. Эпоксидную смолу смешивают с пигментом при температуре 40-80°С с последующим охлаждением до 18-25°С. Тирон растворяют в глицидиловом эфире кислот фосфора. Непосредственно перед применением вводят отвердитель и смешивают полученные композиции.
Соотношение эпоксидной смолы и глицидилового эфира кислот фосфора соответствует области их несовместимости. При этом образуется эмульсия типа «масло в воде», которая начинает постепенно расслаиваться за счет разности плотностей эпоксидных смол и глицидиловых эфиров кислот фосфора. В верхней части покрытия образуется повышенная концентрация эпоксидной смолы, наполненной пигментом. Поверхность покрытия, состоящая из эпоксидной смолы, пигмента и отвердителя, обеспечивает высокую химстойкость к агрессивным средам и хорошие прочностные характеристики. На ржавой металлической поверхности в нижней части покрытия образуется композиция, состоящая в основном из глицидилового эфира кислот фосфора, комплексообразователя и отвердителя, что обеспечивает хорошее преобразование ржавчины в комплексное соединение железа с тироном при малых его концентрациях, хорошую смачиваемость поверхности металла предлагаемой композицией и высокую адгезию покрытия.
Отверждение композиции проводят в зависимости от активности отвердителя при температуре 18-150°С в течение 0.5-24 ч.
Градиентное покрытие - преобразователь ржавчины получают напылением, нанесением кисточкой или шпателем, окунанием, свободной заливкой и любым другим удобным способом. Толщину покрытия можно варьировать от 50 мкм до 10 мм.
Условную вязкость определяли по времени истечения определенного объема композиции через капилляр вискозиметра типа ВЗ-4 (ГОСТ 8420-74). Время высыхания до степени 3 - по ГОСТ 19007-73. Адгезию к различным поверхностям определяли по ГОСТ 15140-78. Стойкость покрытий к действию агрессивных сред - по ГОСТ 9.403-80.
Как видно из таблиц 1 и 2, композиция, полученная предлагаемым способом (примеры 1-15), имеет по сравнению с прототипом более низкую вязкость, более высокую стойкость к действию воды и раствора серной кислоты.
Таблица 1
Способ получения градиентных покрытий - модификаторов ржавчины
Компоненты
Содержание компонентов (мас.ч.) в составе по примерам
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Эпоксидиановые смолы
ЭД-20
100
100
100
100
100
100
Э-40
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Глицидиловые эфиры кислот фосфора
диглицидилметилфосфат
25
35
45
55
65
триглицидилфосфат
25
35
45
55
65
диглицидилметилфосфонат
25
35
45
55
65
Отвердители
УП-0633М
28
32,2
34,7
41,7
29,9
ПЭПА
17,2
19,4
17,9
15,6
18,3
УП-0638
28,7
30,4
37,3
32,5
37,5
Пигменты
двуокись титана
20
40
20
40
20
40
20
40
окись цинка
30
50
30
50
30
50
30
динатриевая соль 3,5-пирокатехиндисульфокислоты
0,5
2
3
4
5
0,5
2
3
4
5
0,5
2
3
4
5
Таблица 2
Способ получения градиентных покрытий - модификаторов ржавчины
Характеристика
Показатель по примерам
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Условная вязкость по ВЗ-4, с
30
25
20
15
10
35
30
25
20
15
35
30
25
20
15
Стойкость (ч, не менее) пленки при 20°С к действию:
воды
71
74
87
96
92
85
88
97
89
94
78
84
88
97
106
5%-ного раствора H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
55
57
62
64
71
59
67
76
77
84
66
68
78
89
99
Адгезия, баллы, к:
алюминию
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
титану
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
стали:
очищенной
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
прокорродировавшей
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Время высыхания до степени 3, ч, не более
19
20
18
21
21
19
19
20
20
21
19
20
21
20
19