АНТИКОРРОЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ANTI-CORROSION COMPOSITION

Изобретение относится к разработке композиций, применяемых в технике антикоррозионной защиты металлов, и может быть использовано для длительной защиты химического оборудования от воздействия разбавленных и концентрированных кислот и щелочей.
Известна композиция, представляющая собой раствор бутадиенстирольного термоэластопласта ДСТ-30 и технологических добавок в бутилацетате. Данная композиция производится по ТУ 38 105626-03 под маркой - герметик 51-Г10. Состав отличается технологичностью при нанесении методами лакокрасочной технологии и рекомендован к применению в качестве материала для защиты емкостного химического оборудования внутренних поверхностей от воздействия агрессивных сред кислотного и щелочного характера (Сафрончик В.И. Защита от коррозии строительных конструкций и технологического оборудования. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1988, С.90-91).
Недостатками пленкообразующего материала, полученного на основе герметика 51-Г10, являются невысокая теплостойкость и стойкость к тепловому старению, а также недостаточная агрессивно-стойкость при температуре выше 50°С.
Задача повышения теплостойкости и стойкости к атмосферному воздействию частично решается при реализации технического решения по патенту №2059684 путем использования смесевого состава, включающего наполненный полистиролом бутадиенстирольный термоэластопласт, сополимер бутадиена со стиролом, растворитель и технологические добавки. Вместе с тем, данная композиция характеризуется высокой вязкостью, не технологична и не может быть использована посредством современных производительных методов нанесения покрытия (например, окрасочными агрегатами воздушного и безвоздушного распыления). Кроме того, определяюще важным является то, что при формировании покрытия не протекают химические реакции с образованием поперечных связей. Последние определяют целый ряд эксплуатационных свойств, в частности теплостойкость, твердость, стойкость к действию агрессивных сред и др.
В качестве прототипа принята самовулканизующаяся антикоррозионная композиция на основе герметика 51-Г10, состоящего из бутадиенстирольного термоэластопласта ДСТ-30-01, наполнителя - графита или сажи, адгезива - инден-кумароновой смолы, тиксотропной добавки - аэросила и растворителя - бутилацетата и модифицирующих добавок - активаторов вулканизации - оксида цинка или оксида магния и жирных кислот стеариновой или олеиновой, вулканизующего агента - серы и совулканизующего агента - полисульфидного олигомера, ускорителя вулканизации - дитиокарбамата цинка и аминного ускорителя - дифенилгуанидина (патент РФ №2315075).
Данная композиция предназначена для формирования антикоррозионного покрытия внутренних поверхностей емкостного оборудования от воздействия агрессивных сред кислотного и щелочного характера. Материал покрытия обладает высокими механическими характеристиками и антикоррозионными свойствами, а также повышенной теплостойкостью и стойкостью к тепловому старению, что способствует большой долговечности и работоспособности в условиях эксплуатации. Основным недостатком состава по прототипу является длительность технологической операции получения композиции, характеризующейся полной гомогенизацией компонентов (не менее 7 суток). Это приводит к значительному увеличению временных интервалов подготовки состава перед нанесением и негативно сказывается на производительности антикоррозионных работ в целом.
Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени цикла приготовления гомогенной композиции до 24 часов без снижения основных эксплуатационных характеристик материала покрытия.
Техническая задача решается тем, что антикоррозионная композиция, включающая герметик 51-Г10, активаторы вулканизации - оксид цинка или оксид магния, стеариновую или олеиновую кислоту, ускорители вулканизации - дитиокарбамат цинка и дифенилгуанидин, полисульфидный олигомер, серу, при этом герметик содержит раствор в бутилацетате бутадиенстирольного термоэластопласта ДСТ-30-01, наполнитель, инден-кумароновую смолу и аэросил, отличается тем, что дополнительно содержит циклогексанон при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Герметик 51-Г10
100
Оксид цинка или оксид магния
0,01-2,0
Стеариновая кислота или олеиновая кислота
0,01-0,2
Сера
0,2-5,0
Полисульфидный олигомер
0,01-2,0
Дитиокарбамат цинка
0,1-2,0
Дифенилгуанидин
0,1-0,5
Циклогексанон
0,5-2
При подготовке композиции по прототипу после введения в герметик 51-Г10 всех ингредиентов, последующего интенсивного перемешивания и отстаивания имеет место наличие нерастворенных частиц активаторов и ускорителей вулканизации и вулканизующего агента серы. То есть композиция не гомогенна и в таком виде не может быть использована по назначению. Лишь в результате последующих перемешиваний и по истечении времени не менее 7 суток состав становится гомогенным. Это связано с недостаточно хорошей растворимостью ингредиентов в герметике 51-Г10, и особенно дифенилгуанидина, серы и дитиокарбамата цинка.
Применение полярного растворителя циклогексанона в заявляемых количествах обеспечивает быструю растворимость в нем дифенилгуанидина. В свою очередь, данная комбинация является ускорителем процесса полисульфидного обмена дифенилгуанидина с серой, полисульфидным олигомером и дитиокарбаматом цинка. В результате обеспечиваются лучшие термодинамические условия для гомогенизации, что приводит к резкому сокращению временного периода получения однородной композиции. По истечении 24 часов состав готов к применению.
В качестве наполнителя герметик содержит графит или сажу.
В качестве ускорителей вулканизации композиция может содержать диметилдитиокарбамат цинка (ТУ 6-00204197-254-94) или диэтилдитиокарабамат цинка (ТУ 6-14-809-77) и дифенилгуанидин (ГОСТ 40-80, ТУ 6-14-22-269-90).
Вулканизующий агент - сера ОСЧ 12-5 (ТУ 6-09-2546-93).
В качестве полисульфидного олигомера композиция может содержать тиокол марки I (ТУ 38.50309-93) или тиокол марки II-НТ (ТУ 38-003151-80) или тиокол марки НВБ-2 (ТУ 38.50309-93).
Активаторами вулканизации могут выступать оксиды металлов: оксид цинка (ГОСТ 202-84) или оксид магния (ГОСТ 844-79); и жирные кислоты: стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) или олеиновая кислота (ГОСТ 29039-91).
Дополнительная добавка, обеспечивающая ускорение процесса приготовления композиции, - циклогексанон технический (ГОСТ 24615 - 81).
Композицию получают последовательным смешиванием ингредиентов, затем полученную композицию разбавляют растворителем Р-4 (ГОСТ 7827 - 74) до требуемой вязкости. При достижении равномерного распределения вводимых компонентов антикоррозионную композицию выдерживают при температуре 20°С в течение 24 часов.
Полученную композицию наносят на защищаемую поверхность способами нанесения лакокрасочных материалов (кисть, валик, методы воздушного и безвоздушного распыления). Количество наносимых слоев варьируется в зависимости от заданной толщины и способа нанесения покрытия. Время межслойной сушки 2-12 часов в зависимости от температуры окружающей среды и количества вводимого растворителя.
Примеры содержания компонентов предлагаемого состава антикоррозионной композиции и прототипа приведены в таблице 1.
В таблице 2 представлены сравнительные характеристики физико-механических свойств, определяемые в соответствии с ГОСТ 21751-76 и ГОСТ 263-75 предлагаемого состава антикоррозионной композиции и прототипа.
Таблица 1
Наименование компонентов
Предлагаемый состав
Сравнительный состав
Прототип
Содержание компонентов, мас.ч.
1
2
3
4
5
6
Герметик 51-Г10
100
100
100
100
100
100
Оксид цинка или оксид магния
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
Стеариновая или олеиновая кислота
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
Сера
5
5
5
5
5
5
Полисульфидный олигомер
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
Дитиокарбамат цинка
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Дифенилгуанидин
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Циклогексанон
0,5
2,0
0,3
3,0
-
-
Время выдержки перед нанесением при температуре 20°С, сут
1
1
1
1
1
7
Таблица 2
Показатели
Предлагаемый состав
Сравнительный состав
Прототип
1
2
3
4
5
6
Условная прочность при растяжении (f<sub>p</sub>), МПа
298 К
14,8
14,6
14,0
14,4
14,1
14,8
313 К
12,6
12,2
4,4
12,1
3,4
12,6
333 К
9,6
9,9
2,6
9,0
1,6
9,6
Твердость по Шору А, у.е.
298 К
81
82
73
79
73
81
313 К
74
71
28
73
18
74
333 К
54
52
21
53
11
54
Коэффициент старения по f<sub>p</sub> (100°C, 3 сут)
0,97
0,98
0,82
0,98
0,79
0,98
Таким образом, анализ таблиц показывает, что введение в композицию циклогексанона в количествах от 0,5 до 2 мас.ч. (составы 1 и 2) приводит к сокращению длительности технологической операции получения композиции до 24 часов. Через сутки материал покрытия из предлагаемых составов не уступает по теплостойкости и стойкости к тепловому старению пленкообразующим из композиций по прототипу, используемого по назначению через 7 суток после приготовления (состав 6). Выдержка перед применением состава по прототипу в течение суток (состав 5) не позволяет получить материала с соответствующими значениями теплостойкости и стойкости к тепловому старению, характерными для предлагаемых составов 1 и 2. Введение циклогексанона в меньших количествах (состав 3) не позволяет достичь необходимого результата, а введение в количествах более 3 мас.ч. (состав 4) нецелесообразно с экономической точки зрения, так как это не приводит к улучшению результатов теплостойкости и стойкости к тепловому старению по сравнению с композициями, содержащими циклогексанон в заявляемых количествах.