КАТИОННАЯ БИТУМНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ СТАЛИ
CATIONIC BITUMEN EMULSION FOR ANTICORROSION PROTECTION OF STEEL

Изобретение относится к области химии, в частности к битумным эмульсиям, и может быть использовано для антикоррозионной защиты стали и в дорожном строительстве.
Известна битумная эмульсия (см. А.С. СССР №393237, 1973 г.), которая защищает сталь от коррозии. Однако она не содержит ингибиторов коррозии.
Наиболее близким прототипом к данному изобретению может служить битумная эмульсия с повышенными физико-механическими свойствами (А.С. СССР №270575 (1970 г.), включающая в состав отход коксохимического производства - кубовой остаток ректификации бензола (КОРБ) и водный раствор гидролизата белкового бульона. Однако указанная эмульсия не достаточно защищает сталь от коррозии, так как не содержит ингибиторов коррозии.
Техническая задача - получение битумной эмульсии, выполняющей функции противокоррозионного средства и строительного материала катионного типа.
Технический результат - повышение антикоррозионных качеств эмульсии - достигается тем, что эмульсия дополнительно содержит синергическую смесь ингибиторов коррозии, содержащую 5,6,7,8-тетрахлорхинозолин, диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-ил-3-метил)дитиофосфат.
Предлагаемая эмульсия указанного состава выполняет две функции: антикоррозионную и адгезионную.
Антикоррозионные свойства проверялись в гидростате Г-4, который работал в следующем суточным режиме: в течение 7 часов включалось нагревание до температуры 50°C (автоматический режим) остальное время суток гидростат был выключен, на его поддон наливалась вода. Эмульсией покрывалась пластинка стали 3 размером 10×5 см, коррозия фиксировалась с помощью полиэтиленовой пленки, которая была разделена штрихами на 100 квадратиков (50+50 с каждой стороны). По числу квадратиков, пораженных коррозией, определялся частотный показатель коррозии (8%). Определялось также, на какие сутки появилось первое коррозионное пятно. Использовался и более традиционный метод: готовился специальный раствор путем последовательного растворения в воде всех компонентов, составляющих эмульсию. Коррозия в приготовленном растворе происходила с кислородной деполяризацией, нерастворимые продукты которой удалялись затем с помощью травления в серной кислоте, содержащей сильный ингибитор (катапин). По убыли массы испытуемого образца стали определялся коэффициент торможения. Так как такой метод значительно проще, то большая часть опытов выполнена по этой методике. Таким образом, в принципе коррозию можно было количественно выражать и в %, и в весовых единицах, но второй способ предпочтительнее.
Т
Т
Для повышения антикоррозионной способности удалось подобрать синергическую пару добавок производное хинолина (коэффициент торможения коррозии К=2,9) и органический тиофосфат (1,9), т.е. довольно слабых ингибиторов, дающих, однако, значительный синергический эффект. Оказалось также целесообразным ввести в эмульсию пеназолин К для усиления сцепления между поверхностью минерального материала и эмульсией (а возможно и других полезных свойств асфальта).
Структуры добавок имеют следующий вид.
Производное хинолина (5,6,7,8-тетрахлорхинозолин):
Органический тиофосфат (диэтил-8-(6-хлорбензоксазолинон-2ил-3метил)дитиофосфат:
21
Пеназолин (смесь имидазолинов с примесью аминоамидов с алкильным радикалом С).
Если тиофосфат и производное хинолина усиливали бы ингибиторное действие аддитивно, т.е. по правилам сложения, то суммарный коэффициент торможения коррозии составил бы 2,9+1,9=4,8. Фактически он значительно выше, что свидетельствует о взаимном усилении защитных свойств ингибиторов по типу синергизма.
Для оценки адгезионного действия слой эмульсии, нанесенный на щебенку, путем погружения образца щебня в битум, проверялся на целостность после 30-минутной выдержки в слабо-кипящей воде. Для катионных эмульсий допускается, если при этом разрушается не больше 5% площади нанесенного покрытия.
Предлагаемую эмульсию получали в 2 этапа.
На первом этапе брали смесь всех компонентов эмульсии, кроме битума и отхода - остаток ректификации бензола, растворяли их в воде в лопастной мешалке при температуре 50-60°C, со скоростью 60-100 оборотов в минуту, в течении 2,5 часов, поддерживая объем воды постоянным.
На втором этапе в смесь добавляли отход - кубовой остаток ректификации бензола, использовали ножевой диспергатор, работающий со скоростью 250 оборотов в минуту, длительность работы 15 минут. Затем добавляли тонкой струйкой битум, нагретый до 120°C и продолжали перемешивание еще 15 минут. Хранили приготовленную эмульсию в закрытой емкости.
Пример 1 приготовления эмульсии
Эмульсия содержала (мас.%):
битум
57
эмульгатор КАДЭМ-ВТ
3,8
остаток ректификации бензола
10,5
кислота соляная
0,6
производное хинолина
0,4
органический тиофосфат
0,3
пеназолин К
0,4
вода
остальное
Коэффициент торможения коррозии
29
Адгезионные потери
5% (норма)
Полученные результаты удовлетворяют требованиям и нормативам.
Пример 2 приготовления эмульсии
Эмульсия содержала (мас.%):
битум
60
эмульгатор КАДЭМ-ВТ
4,5
остаток ректификации бензола
11
кислота соляная
0,8
производное хинолина
0,5
органический тиофосфат
0,4
пеназолин К
0,6
вода
остальное
Коэффициент торможения коррозии
38
Адгезионные потери
3%
Пример 3 приготовления эмульсии
Эмульсия содержала (мас.%):
битум
58
эмульгатор КАДЭМ-ВТ
2,9
остаток ректификации бензола
10
кислота соляная
0,5
производное хинолина
0,3
органический тиофосфат
0,3
пеназолин К
0,9
вода
остальное
Коэффициент торможения коррозии
45
Адгезионные потери
2,4%
Готовая эмульсия содержит следующие компоненты (мас.%):
битум
55-60
эмульгатор КАДЭМ-ВТ
2,9-4,5
кубовой остаток ректификации бензола
10-11
соляная кислота
0,6-0,8
(диэтил-S-(6-хлорбензоксазолинон-2-
ил-3-метил)дитиофосфат
0,3-0,4
5,6,7,8-тетрахлорхинозолин
0,4-0,5
пенозалин К
0,4-0,9
вода
остальное
Положительный эффект состоит в превосходстве предлагаемой эмульсии по устойчивости и по антикоррозионному действию. Эмульсия позволяет уменьшить износ дорожного покрытия и защитить металлические поверхности движущегося транспорта от коррозии.