ГРУНТ-ЭМАЛЬ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
BASE COAT FOR METAL OBJECTS

Изобретение относится к химии, а именно к защитным покрытиям металлических изделий, используемых в нефтяной, газовой, энергетической, химической и других отраслях промышленности. Покрытие может быть нанесено на неподготовленную поверхность и действует в широком диапазоне температур.
Известны водоразбавляемые и органорастворимые составы для грунтовки металлических поверхностей, подверженных коррозии. К ним относятся, например, водоразбавляемые грунты-преобразователи ржавчины ВД-ВА-0112 по авторскому свидетельству СССР №329773, 1966 г. или Уникор - 1, Уникор - 2 по авторскому свидетельству СССР №1019842, 1981 г.Указанные составы могут наноситься на поверхность только при положительных температурах (до +5°С), имеют недостаточные защитные свойства и требуют перекрытия антикоррозионными эмалями.
Аналогичные грунтовки на органорастворимой основе имеют более высокие защитные свойства, например грунтовка ЭП-0191 (авторское свидетельство СССР №1334703, 1992 г.).
Известны также грунтовки-модификаторы ржавчины на основе эпоксидно-диановой смолы, пигментов, наполнителей, модификаторов, растворителей аминного отвердителя. К ним относятся грунтовка по авторскому свидетельству СССР №895073 на основе эпоксидной смолы, дибутилфталата с модификатором-преобразователем ржавчины - пирокатехином, или по авторскому свидетельству СССР №1334703 с модификатором октадецилсалициловой солью метанитробензойной кислоты.
Однако грунтовки на основе эпоксидных смол имеют два существенных недостатка: не наносятся при низких температурах (до +5°С) и перед нанесением требуют введения отвердителя, т.е. представляют собой двухкомпонентный лакокрасочный материал.
Свободны от указанных недостатков составы на основе растворов полимеров. Примером того служит грунтовка на основе хлорсодержащего полимера (хлоропренового каучука), пластификатора, алкилфенолформальдегидной смолы в органическом растворителе, активного наполнителя в виде оксида магния, полиизоцианата и модификатора - смеси пиридинового комплексообразователя с ортофосфорной кислотой (патент РФ №2011670 - прототип). К достоинствам этой грунтовки относится возможность нанесения при отрицательных температурах. Однако ее нельзя наносить на влажную и замасленную поверхность, т.е. необходима предварительная подготовка поверхности, а также требуется покрытие в несколько слоев из-за малой толщины одного слоя.
Задача предлагаемого решения - возможность нанесения грунтовки на неподготовленную поверхность в широком диапазоне температур, в том числе отрицательных, и в один слой за счет увеличения толщины покрытия.
Для решения поставленной задачи в грунт-эмаль для покрытия металлических изделий, которая включает хлорсодержащий полимер, наполнитель, пигмент, пластификатор, органический растворитель и модификатор-преобразователь ржавчины, введены структурирующая добавка, диспергатор и производная имидазола, а в качестве хлорсодержащего полимера содержит сополимер винилхлорида, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сополимер винилхлорида
10-20
пластификатор
3-6
структурирующая добавка
0,2-0,6
диспергатор
0,2-0,6
пигмент
10-25
модификатор-преобразователь ржавчины
5-10
производная имидозола
0,2-3,0
органический растворитель
остальное
Под неподготовленной поверхностью имеется в виду поверхность без предварительной очистки, т.е содержащая влагу, ржавчину и масляные пятна.
Для обеспечения нанесения покрытия на такую поверхность в наносимой композиции должны содержаться преобразователи ржавчины и компоненты, вытесняющие с поверхности влагу. Составы, содержащие подобные компоненты, были указаны в монографии Дринберга А.С., Ицко Э.Ф. и Калинской Т.М. «Антикоррозийные грунтовки. ООО «НИПРОИНС», Санкт-Петербург, 2006 г., с.111. Описание грунтовок, наносимых по замасленной поверхности, в литературе отсутствуют.
Возможность нанесения и образования пленки при отрицательных температурах может быть обеспечена использованием растворов полимеров в летучих растворителях.
Для получения толстослойного покрытия за одно нанесение состав должен содержать добавки, создающие структурную вязкость, уменьшающую отекание с вертикальной поверхности.
В предлагаемой грунтовке в качестве основы для образования пленки использована композиция с сополимером винилхлорида, в частности, с винилацетатом, содержащая гидроксильные или карбоксильные группы, а также винилхлорида с простым виниловым эфиром.
Композицию приготавливают следующим образом. Сополимер винилхлорида смешивают с органическим растворителем, в раствор добавляют пластификатор, пигменты, наполнители и диспергируют в шаровых или бисерных мельницах. Для облегчения диспергирования в раствор добавляют специальные вещества. При достаточной диспергированности пигментов и наполнителей смешивание производят в скоростном дисольвере.
В качестве растворителей используют смеси ароматических растворителей, ацетона и ацетатов.
Для поглощения влаги с поверхности, кроме гидрофильного ацетона используют добавки спиртов. Для вытеснения влаги с поверхности добавляют аминосодержащие компоненты.
Для улучшения адгезии покрытия к замасленной поверхности используют производные имидазола на основе жирных кислот И-5М и И-6М, обычно применяемые для отверждения эпоксидных смол.
Качественные показатели предлагаемой композиции проверяли следующим образом.
2
Для определения возможности нанесения грунтовки на замасленную поверхность на металл наносили распылителем раствор консистентной смазки в бензине, затем высушивали в течение 2-3 часов при комнатной температуре. Замасленность образцов определяли путем взвешивания образцов перед нанесением грунтовки. Величина замасленности должна составлять от 5 до 20 г/м. На замасленную в заданных пределах поверхность наносили грунтовку, которую также затем подсушивали при комнатной температуре. Адгезию грунтовки к замасленной поверхности определяли методом решетчатого надреза.
Для определения способности нанесения предлагаемой грунтовки при отрицательных температурах использовали холодильную камеру с температурой минус 18-20°С. Испытуемые образцы предварительно подвергали коррозии, затем смачивали водой и замасливали раствором консистентной смазки. Обработанные таким образом образцы помещали в холодильную камеру.
Грунтовку наносили на поверхность образцов вне камеры кистью, при этом контролировалось, чтобы температура поверхности образцов не поднималась выше минус 10°С. После нанесения грунтовки образцы вновь помещались в холодильную камеру. После высыхания определялась адгезия методом решетчатого надреза.
В таблице 1 приведены примеры реализации заявляемой композиции.
Таблица 1
№ наименование компонента
%
1.сополимер винилхлорида
- с винилацетатом гидроксилсодержащий А-15-0
14
- с простым виниловым эфиром
17,8
11,8
-
-
- с винилацетатом карбоксилсодержащий
12,0
2. Пластификатор:
- хлорпарафин
5,7
4,5
-
-
- диоктилфталат
-
-
2,8
-
3. Растворитель;
- толуол
42,0
29,7
29,0
27,0
- ацетон
5,4
18,0
13,3
13,5
- бутил ацетат
8,4
14,6
15,3
14,5
- изопропиловый спирт
-
-
1,3
-
4. Пигмент:
- диоксид титана
-
1,8
-
2,1
- пигмент красный железоокисный
-
-
13,3
-
- окись хрома
-
-
-
11,6
- углерод технический
3,3
0,9
-
-
- фосфат цинка
8,5
7,4
-
5,3
5. Наполнитель:тальк
3,3
3,4
2,2
3,2
6. Диспергатор Texaphor YP-3098
0,5
0,6
0,5
0,3
7. Структурирующая добавка:
- аэросил
-
-
-
1,0
- Пангель
0,4
0,5
-
-
- Бентон
0,5
8. Преобразователь ржавчины Korrodur
5,7
4,5
5,5
5,1
9. Производная имидазола И-6М
0,5
2,7
2,3
1,3
Итого:
100
100
100
100
В таблице 2 приведены результаты определения влияния величины замасленности поверхности на свойства грунтовки для композиции по примеру 1.
Таблица 2.
Замасленность, г/м<sup>2</sup>
Время высыхания при 20°С до степени 3, мин
Адгезия, балл
Твердость через сутки, отн. Единицы
5,0
10
1
0,45
8,2
15
1
0,40
12,3
20
1
0,30
18,5
60
Пленка мягкая,
0,08
разрушается при испытании
2
2
Как видно из таблицы, при замасленности до 10-12 г/м свойства грунтовки изменяются незначительно, при величине замасленности выше 18 г/м из-за поглощения масла грунтовка размягчается.
Таким образом, предлагаемая композиция обеспечивает возможность нанесения грунтовки на неподготовленную поверхность в широком диапазоне температур, в том числе отрицательных, и за счет увеличения толщины слоя в один слой.