СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
METHOD FOR PROTECTIVE COATING OF STEEL SURFACE

Изобретение относится к области нанесения полимерного покрытия, в частности, N-октофторпентилзамещенного олигокапрамида на поверхность стали, которая может быть использована при производстве изделий из стали для повышения их водоотталкивающих (гидрофобных) и антикоррозионных свойств.
Известен способ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность, заключающийся в механизированном нанесении покрытия, состоящего из двух элементов: двухкомпонентного грунтовочного покрытия и двухкомпонентного наружного полиуретанового покрытия [Патент RU 2216561, C09D 5/08, C09D 163/00, C09D 175/04, B05D 7/22, опубл. 20.11.2003].
Недостатком данного способа является сложность технологии покрытия и низкая гидролитическая устойчивость за счет реакционно-способных карбоматных групп.
Известен способ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность, заключающийся в нанесении слоя на основе полиамида, состоящего из полиамида и полиолефина, функционализированного ангидридом ненасыщенной карбоновой кислоты [Патент RU 2258006, В32В 15/08, C09D 177/00, опубл. 10.08.2005].
Недостатком данного способа является наличие непредельных групп в структуре покрытия, что приводит к его окислительной деструкции.
Известен способ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность, заключающийся в сорбции на поверхности стали олигокапроамида из его раствора в изопропиловом спирте [Модификация поверхности стали отходами производства поликапроамида / Н.А. Рахимова, Е.М. Кириллова, А.И. Рахимов, А.В. Мирошниченко, Е.С. Арестов // Известия ВолгГТУ. - 2010. - Т.2, №7. - С.86-90].
Недостатком данного способа является то, что применение изопропилового спирта осложняет технологию, образующийся материал обладает недостаточной гидролитической устойчивостью.
Известен способ защиты от коррозии стальной поверхности, заключающийся в последовательном нанесении на ржавую поверхность модификатора ржавчины и защитного покрытия [SU 1732677, C09D 5/08, опубл. 27.08.1996].
Недостатком данного способа является использование токсичного триэтиламина и высших аминов. Используются пожароопасные и взрывоопасные компоненты.
Известен способ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность, заключающийся в обработке поверхности в водном растворе полимера на основе полиорганосилоксана и сополимера бутадиена со стиролом [Патент RU 2439114, C09D 183/04, C09D 5/08, С23С 22/12, С23С 28/00, F42B 5/295 опубл. 10.01.2012]. Данный способ включает приготовление модифицирующей добавки с различной концентрацией исходных компонентов в смолу ВЭК-М при перемешивании с добавлением муравьиной кислоты, смолы Э-30 в растворе ксилола и дистиллированной воды. С использованием модифицирующих добавок изготавливали водные растворы на основе полимерного состава ФПСМ-51.
Недостатком данного способа является сложность технологии, особые требования к технике безопасности в связи с применением муравьиной кислоты.
Наиболее близким является способ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность гильзы [Патент RU 2313058, F42B 5/295, С23С 22/12, С23С 28/00, B21D 51/54, опубл. 20.12.2007]. Данный способ включает последовательное нанесение слоев - цинкофосфатного слоя, выполняющего роль грунта, и полимерного слоя в виде полимер-полимерного комплекса на основе полимера и/или олигомера, образующих с полиорганосилоксаном единую пространственно сшитую структуру полимерного покрытия.
Недостатком данного способа является многостадийная технология нанесения защитного покрытия, эта технология не может быть использована для поверхности крупногабаритных изделий.
Задачей изобретения является разработка технологичного способа нанесения защитного покрытия на стальную поверхность для придания материалу водоотталкивающих (гидрофобных) и антикоррозионных свойств.
Техническим результатом заявляемого способа является защитное покрытие, повышающее гидрофобные и антикоррозионные свойства стальной поверхности.
Поставленный технический результат достигается в способе нанесения защитного покрытия на стальную поверхность, включающем подготовку поверхности - удаление окисленных пленок и обезжиривание, нанесение полимерного слоя обработкой поверхности водным раствором олигомера в ванне путем окунания и отверждение нанесенного полимерного слоя, причем окисленные пленки удаляют механической зачисткой шлифовальным лепестковым кругом, обезжиривание проводят гексаном, а отверждение полимерного защитного покрытия осуществляют при комнатной температуре, при этом в качестве олигомера используют N-октофторпентилзамещенный олигокапроамид.
Сущность предлагаемого способа нанесения защитного покрытия заключается в следующем. Первоначально проводят подготовку стальной поверхности под полимерное покрытие. Технологический процесс включает комплекс операций: механическая зачистка, обезжиривание. После подготовки поверхности путем окунания в ванну с водным раствором 0,01 г/л олигомера на основе N-октофторпентилзамещенного олигокапроамида и выдерживания в течение 1 часа при температуре 18-25°C наносят полимерный слой на поверхность стали, отверждение защитного покрытия происходит при температуре 18-25°C в течение 30 минут.
Используют N-октофторпентилзамещенный олигокапроамид с молекулярными массами 12000, 20000, 30000 г/моль.
N-октофторпентилзамещенные олигокапроамиды получают полифторалкилированием олиго-ε-капроамида с числом звеньев 60-80 1,1,5-тригидроперфторпентанолом при температуре 160°C (Модификация поверхности стали отходами производства поликапрамида / Н.А. Рахимова, Е.М. Кириллова, А.И. Рахимов, А.В. Мирошниченко, Е.С. Арестов // Известия ВолгГТУ. - .2010. - Т.2, №7. - С.86-90). Получают три фракции с молекулярными массами 12000, 20000, 30000 г/моль.
В таблице приведены значения краевого угла смачивания и скорость коррозии стальных пластин до и после нанесения защитного покрытия.
2
2
2
Из данных таблицы видно, что нанесение защитного покрытия позволяет увеличить гидрофобность поверхности стали марки ВСт3сп на 15,2%, стали марки СТ-5 на 15,2%, стали марки КП-08 на 12,4%, тем самым понизив скорость коррозии для поверхности стали марки ВСт3сп на 0,122 г/м*ч, стали марки СТ-5 на 0,092 г/м*ч, стали марки КП-08 на 0,118 г/м*ч.
Пример 1
Пластинку стали марки КП-08 предварительно очищают от окисленных пленок шлифовальным лепестковым кругом (ГОСТ 22775-77 Круги шлифовальные лепестковые. Типы и основные размеры). Для снятия загрязнений со стальной поверхности производят их обезжиривание гексаном.
После подготовки поверхности путем окунания в ванну с водным раствором 0,01 г/л с молекулярной массой 12000 г/моль N-октофторпентилзамещенного олигокапроамида и выдерживания в течение 1 часа при температуре 19° наносят полимерный слой на поверхность стали, отверждение защитного покрытия происходит при температуре 18-25°С в течение 30 минут.
Пример 2
Способ осуществляется аналогично Примеру 1 с использованием стали марки ВСт3сп и N-октофторпентилзамещенного олигокапроамида с молекулярной массой 20000 г/моль.
Пример 3
Способ осуществляется аналогично Примеру 1 с использованием стали марки СТ-5 и N-октофторпентилзамещенного олигокапроамида с молекулярной массой 30000 г/моль.
Таким образом, заявленный пособ нанесения защитного покрытия на стальную поверхность с использованием олигомера N-октофторпентилзамещенного олигокапроамида позволяет легко и эффективно повысить водоотталкивающие и противокоррозионные свойства поверхности стали.