МНОГОСЛОЙНОЕ ПРОТИВООБРАСТАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ
MULTI-LAYER ANTIFOULING COATING

Область техники
Изобретение относится к противообрастающим покрытиям, предназначенным для защиты бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в водной среде, и может быть использовано для защиты водоводов технического водоснабжения ТЭЦ, а также портовых и гидротехнических сооружений.
Уровень техники
Известно двухслойное покрытие, содержащее слой грунтовки и слой лакокрасочной композиции на основе эпоксидной диановой смолы с добавками (RU №2314328, 2008 г.).
Недостаток этого решения - недолговечность и низкая эффективность защиты бетонных и железобетонных поверхностей от биообрастания.
Известно выбранное в качестве прототипа многослойное противообрастающее покрытие, содержащее слой грунтовки, промежуточный слой, выполненные на основе эпоксидной смолы, и наружный самополирующийся биоцидный слой (RU №2478114, 2013 г.).
Покрытие-прототип обеспечивает достаточно эффективную защиту от обрастания поверхностей, эксплуатируемых в пресной воде, однако в морской воде эффективность этой защиты падает.
Раскрытие сущности изобретения
Технический результат изобретения - повышение эффективности защиты от обрастания бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в пресной и морской воде.
Предметом изобретения является многослойное противообрастающее покрытие, содержащее грунтовочный слой, промежуточный слой, выполненные на основе эпоксидной смолы и отвердителя аминного типа, и наружный самополирующийся биоцидный слой, отличающееся тем, что в грунтовочном и промежуточном слоях в качестве основы использована эпоксидная диановая смола, модифицированная каменноугольной смолой, и введен водорастворимый растворитель, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды, в промежуточный слой, кроме того, введен железный сурик, а наружный самополирующийся слой выполнен на основе акрилатов меди с добавлением нанодисперсного низкомолекулярного политетрафторэтилена.
Использование в качестве основы грунтовочного и промежуточного слоев эпоскидной диановой смолы, модифицированной каменноугольной смолой, помимо пластификации и увеличения коррозионной стойкости, способствует увеличению количества свободных фенолов, что повышает биоцидность слоев. Использование в качестве основы грунтовочного и промежуточного слоев однотипных материалов способствует хорошей взаимной адгезии этих слоев при нанесении на влажную поверхность и продлевает биоцидное действие покрытия после вымывания биоцидных компонентов из вышележащего слоя.
Использование водорастворимого растворителя, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды, способствует закреплению материала грунтовки на влажной поверхности, в том числе под морской водой.
Использование акрилатов меди в качестве биоцида в наружном слое покрытия усиливает биоцидность этого слоя по отношению к биоорганизмам, обитающим в морской и пресной воде.
Модификация основы наружного слоя нанодисперсным низкомолекулярным политетрафторэтиленом повышает гладкость и скользкость внешней поверхности наружного слоя, снижая массу оседающих на нем личинок морских гидробионтов.
Осуществление изобретения
Примеры составов и показатели качества заявляемого покрытия приведены в таблицах 1-4.
Для приготовления грунтовки и композиции промежуточного слоя используют:
- низкомолекулярные диановые эпоксидные смолы ЭД-20, ЭЛ-16, Э-40 с молекулярной массой 400-800 или смолу эпоксидную по ГОСТ 10587;
3
- смолу каменноугольную, получаемую при полукоксовании углей и имеющую следующие характеристики: плотность при 20±2°С, г/см 1,02-1,1; показатель преломления 1,588±0,002; групповой состав (% по массе), фенолы 8-18, парафины и олефины 4-12, нейтральные кислородные соединения 20-30; карбоновые кислоты 1-2; пиридиновые основания 1-3; ароматические углеводороды 22-34);
- сурик железный по ГОСТ 8135.
- отвердитель аминного типа, например, триэтилентетрамин по ТУ 6-02-1099-77.
В качестве водорастворимого растворителя, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды, в грунтовке и промежуточном слое используют, например, диметилформамид по ГОСТ 20-289-74 или диметилсульфоксид по ГОСТ 46-09-38-18-77 или диизопропилкарбонат по ГОСТ 20-289-74.
Для приготовления самополирующегося наружного слоя используют противообрастающую композицию на основе акрилатов меди, например, производства фирмы International Paint (фирменное название - Interswift 6600), которую модифицируют (путем добавления с перемешиванием) нанодисперсным низкомолекулярным политетрафторэтиленом (ПТФЭ) в количестве 5-20% от массы слоя. Используемый ПТФЭ имеет молекулярную массу в пределах 1000-5000 и состоит из нанопленок, толщиной 5-25 нм, сконденсированных в микропакеты диаметром 0,2-5 мкм.
Готовят покрытие следующим образом.
Для приготовления основы грунтовки смешивают эпоксидную диановую смолу и чистую каменноугольную смолу. Для облегчения процесса диспергирования и уменьшения его длительности к основе добавляют водорастворимый растворитель, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды (например, диметилформамид, или диметилсульфоксид, или диизопропилкарбонат).
Готовую основу грунтовки расфасовывают в металлические герметично закрывающиеся емкости согласно ГОСТ 9980.3. Отвердитель (триэтилентетрамин) упаковывается отдельно по ТУ 6-02-1099. Перед нанесением покрытия сохраненные в упаковках компоненты смешивают.
В приведенных примерах (Таблица 2) использовались составы грунтовочного слоя при следующих соотношениях компонентов в мас.%: эпоксидная диановая смола 53-61, каменноугольная смола 6-21, растворитель 13-18 и отвердитель 10-15.
2
Грунтовку наносят на защищаемую поверхность вручную с помощью кисти или валика при температуре окружающей среды от 5 до 60°С. При этом металлические поверхности должны быть очищены до степени 2 по ГОСТ 9.402, а бетонные должны иметь класс шероховатости 3, поверхностную пористость до 10% по СНиП 3.04.03. Поверхность может быть влажной, мокрой (например, это может быть поверхность бетонного водовода непосредственно, после ее зачистки от обрастания и обмывки). Расход грунтовки составляет 200 г/м.
Основу для промежуточного слоя готовят аналогично, но с добавлением железного сурика, после чего полученную массу перетирают на шаровой мельнице до степени диспергирования 40-50 мкм по клину (ГОСТ 6589-57). Железный сурик, кроме окрашивания композиции, одновременно «работает» и как ее «утяжелитель», и как твердый наполнитель, играющий роль жесткой арматуры в отвержденной эпоксидно-каменноугольной системе, являющийся высокомодульным наполнителем. При деформации наполненной эпоксидно-каменноугольной системы сурик практически не деформируется, поскольку его модуль упругости существенно больше, чем у полимерной матрицы.
Взаимодействие железного сурика с наиболее активными функциональными группами фенолов каменноугольной смолы обусловливается наличием высокополярных гидроксильных групп в фенолах. В результате реакции образуются феноляты, в дальнейшем являющиеся катализаторами при полимеризации эпоксидно-каменноугольной системы.
Готовую основу для промежуточного слоя и его отвердитель расфасовывают, хранят и используют так же, как основу и отвердитель грунтовки.
Промежуточный слой наносят после затвердевания грунтовки до степени отлипания при контакте, когда после контакта с ее поверхностью щуп отделяется чистым.
2
Промежуточный слой наносят на поверхность грунтовки вручную с помощью кисти или валика при температуре окружающей среды от 5 до 60°С. Поверхность может быть влажной (из-за высокой влажности в полости водовода). Расход композиции промежуточного слоя составляет 200 г/м.
В приведенных примерах (Таблица 2) использовались составы промежуточного слоя при следующих соотношениях компонентов в мас.%: эпоксидная диановая смола 54-65, каменноугольная смола 7-21, растворитель 7-9, отвердитель 10-16 и сурик железный 5-6.
2
2
Наружный самополирующийся слой наносят на поверхность промежуточного слоя методом безвоздушного распыления. Оптимальное давление жидкости 176 кг/см на выходе из сопла, при диаметре сопла 0,46-0,66 мм. Модифицированную композицию для наружного слоя тщательно перемешивают механической мешалкой перед нанесением. Наружный слой наносят в два этапа общей толщиной 250 мкм. Расход модифицированной композиции составляет 325 г/м за один этап.
Заявленное многослойное противообрастающее покрытие соответствует нормам и требованиям, приведенным в таблице 1.
Первых два слоя покрытия могут наносить в морской и пресной воде и способны высыхать в воде (при температуре не ниже 5°С) с образованием твердого покрытия. Сформированные в воде слои покрытия не уступают по своим свойствам покрытиям, полученным на воздухе.
Совокупность существенных признаков заявленного покрытия обеспечивает повышение эффективности противообрастающей защиты, благодаря увеличению биоцидности грунтовочного и промежуточного слоев, повышению их прочности и улучшению адгезии (Таблицы 3, 4) к влажной защищаемой поверхности, а также благодаря формированию более гладкой и скользкой поверхности наружного слоя.
Срок службы заявленного покрытия, нанесенного на защищаемые поверхности, эксплуатирующиеся в морской или пресной воде, составляет не менее 6 лет.