HIGH DIFFUSING POWER PAINT COMPOSITION FOR CATHODE ELECTRODEPOSITION OF CHEMICAL- AND WEAR-RESISTANT COATINGS WITH HIGH HARDNESS AND ANTICORROSION PROTECTION
ЛАКОКРАСОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ВЫСОКОЙ РАССЕИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ НА КАТОДЕ ХИМСТОЙКИХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ С ПОВЫШЕННОЙ ТВЕРДОСТЬЮ И АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТОЙ

Изобретение относится к водным композициям для получения методом катодного электроосаждения равномерных по толщине покрытий на изделиях сложной конфигурации и обладающих химстойкостью, износостойкостью, повышенной антикоррозионной защитой и твердостью. Такая композиция может быть использована для получения тонких равномерных по толщине покрытий на изделиях, используемых для эксплуатации в кислых средах в условиях истирающей нагрузки (насосы, нефтяное машиностроение и т.п.).
Известна водная композиция для получения катодным электроосаждением тонких химстойких покрытий на изделиях сложной конфигурации на основе лакокрасочной системы Powercrown 6000, включающей в качестве связующего эпоксиаминный аддукт, модифицированный частично блокированным толуилен-диизоцианатом, пигментную пасту, стабилизированную указанным аддуктом, нейтрализатор - 100%-ную уксусную кислоту, бутиленгликоль, феноксипропанол и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит латекс фторкаучука СКФ-264 В при определенном соотношении компонентов. Покрытия обладают химстойкостью в кислой среде, высокой равномерностью, хорошей антикоррозионной защитой, но не являются износостойкими в условиях истирающей нагрузки (Патент России №2437908, 2011 г.).
Известна композиция на основе эпоксиаминных аддуктов различной модификации. служащих для получения антикоррозионных покрытий на изделиях сложной конфигурации методом катодного электроосаждения, содержащих водную дисперсию фторопласта, стабилизированную оксиэтилированным нонилфенолом (Патент России №222262, 2009 г.). Однако получаемые покрытия, обладая гидрофобностью, достаточной антикоррозионной защитой, не являются химстойкими и достаточно износостойкими.
Известна композиция для получения антифрикционных и химстойких покрытий, получаемых электроосаждением на катоде, содержащая в определенном соотношении водную дисперсию фторопласта, стабилизированную оксиэтилированным нонилфенолом, эпоксиаминный аддукт диэтиламинопропиламина и эпоксидной смолы (В-ЭП-41), додециламмонийхлорид и муравьиную кислоту (Патент №2222563, 2004 г.) Покрытия обладают химстойкостью, износостойкостью, но рассеивающая способность композиции невелика, и она не может использоваться для получения покрытий на изделиях сложной конфигурации.
Предлагаемая композиция лишена указанных недостатков и позволяет получать методом катодного электроосаждения на изделиях сложной конфигурации тонкие равномерные по толщине химстойкие покрытия, которые обладают одновременно износостойкостью, повышенной твердостью и антикоррозионной защитой. Композиция основана на использовании в определенном соотношении компонентов лакокрасочной системы Powercrown 6000, в состав которой входят: - связующее - эпоксиаминный аддукт, модифицированный частично блокированным толуилендиизоцианатом, нейтрализованный уксусной кислотой, в виде водной эмульсии концентрации 35-36% по сух. ост., содержащей добавки феноксипропанола и бутиленгликоля; (Технический бюллетень «Powercrown 6000» - пигментная паста (пигменты могут быть любыми), стабилизированная указанным аддуктом, в виде водной дисперсии концентрации 53-56%, в состав которой дополнительно входит в определенном количестве порошкообразный полифениленсульфид, модифицированный графитом и карбидом кремния (ТУ 24031465221402-2009) (ПФС), предварительно гидрофилизированный оксиэтилированным нонилфенолом; - латекс фторкаучука СКФ-264 В (ТУ 2294-047-13693708-2010); - водная дисперсия фторопласта Ф-4ДВ (ТУ 6-05-1246-81); - уксусная кислота; - вода.
Композицию готовят следующим образом: К рассчитанному количеству деминерализованной воды при перемешивании добавляют соответствующее количество латекса СКФ-264 В, предварительно подкисленного уксусной кислотой. Далее при интенсивном перемешивании очень медленно вводится эмульсия связующего. Перемешивание продолжается в течение не менее 2-х часов. При этом происходит дополнительная стабилизация частиц фторкаучука указанным аддуктом. Одновременно порошкообразный полифениленсульфид (ПФС) обрабатывается для гидрофилизации 1%-ным раствором неионогенного ПАВ - оксиэтилированным нонилфенолом - ОП-10 (ГОСТ 8483-81) в бисерной мельнице в течение 3-х часов. Количество рассчитывается, исходя из величины адсорбции ОП-10 на поверхности частиц ПФС, составляющей 0,72 мг/г. Обработанный указанным способом порошок ПФС отфильтровывают, высушивают в вакуум-шкафу и вводят в пигментную пасту. Диспергирование осуществляют в бисерной мельнице в течение не менее 3-х часов. Полученную дисперсию используют для приготовления рабочего раствора ванны электроосаждения. Рабочий раствор готовят следующим образом: В композицию эмульсии связующего с латексом СКФ-264 В вводят модифицированную пигментную пасту при перемешивании в течение не менее 3-х часов. Затем при перемешивании в приготовленную композицию вводят дисперсию фторопласта Ф-4ДВ и продолжают перемешивание в течение 12 часов. Получается рабочий раствор со следующими параметрами:
Концентрация сухого вещества, % (масс.)
14-16
рН
4,9-5,2
Электропроводность МкСим/см
900-1200
Подлежащие окраске стальные образцы (сталь 08КП) обезжиривают уайт-спиритом. Покрытия получают в ванне электроосаждения в следующем режиме:
Напряжение(U=const), В
180-200
Продолжительность, сек
120
Температура, °C
28-32
После окраски образцы промывают обессоленной водой и термоотверждают при 180°C. Образующиеся покрытия являются сплошными, бездефектными. За прототип выбрана композиция по патенту №2437908. Предлагаемая композиция в отличие от прототипа, помимо определенного количества латекса СКФ-264 В, дополнительно содержит дисперсию фторопласта Ф 4ДВ, а также в составе пигментной пасты предварительно гидрофилизованный порошковый полифениленсульфид, модифицированный графитом и карбидом кремния.
В таблице 1 представлены примеры составов композиций (концентрация в г/л), в таблице 2 приведены свойства покрытий. Рассеивающая способность всех композиций, определенная по ТТМ 1.94.1103-2005 п.5.5, составляет 23-25 см, что обеспечивает получение равномерных по толщине покрытий на изделиях любой сложности. Примеры состава композиций
Таблица 1
Примечание: все величины в таблице имеют размерность грамм/литр (г/л)
Наименование компонентов
По изобретению
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Контр. образ.
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Указанный аддукт
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пигментная паста (100%)
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
28-32
СКФ-264 В (60-70%)
16-17
15
18
16-17
16-17
16-17
16-17
16-17
16-17
48-52
ПФС
2,5-3,1
2,5-3,1
2,5-3,1
2,4
2,5
2,5-3,1
2,5-3,1
2,5-3,1
2,2-3,1
0
Ф-4ДВ(50-60%)
10-12
10-12
10-12
10-12
10-12
9
13
10-12
10-12
0
Уксусная к-та (100%)
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
Бутилен-гликоль
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
3,5-4,1
Фенокси-пропанол
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
4,5-5,1
ОП-10
0,0018-0,0021
0,0018-0,0021
0,0018-0,0021
0,0018-0,0021
0,0018-0,0021
0,0018-0.0021
0,0018-0,0021
0,0017
0,0022
0
Деминера-лизованная вода
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал. до 1
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал. до 1 л
Остал до 1 л
Таблица 2
Свойства покрытий
Композиция из табл.1
Толщина, мкм ГОСТ Р 15194
Адгезия, балл ГОСТ 15140-78
Прочность при ударе, см ГОСТ 4765
Твердость (Koh-inor) ISO 15184
Прочность к истир., г/мкм ГОСТ20811 -75 (Метод А)
Водостойкость, час без измен ГОСТ9.403-80 (Метод А)
Солестой-кость, в 5% NaCl, часы без измен. ГОСТ 9.403-80 (Метод А)
Химстой-кость в 10 HCl при 80°C, часы без измен. ГОСТ9.403-80 (Метод А)
№1
21-23
1
50
3H
7200
1200
720
4
По изобретению
№2
21-23
1
50
H
7200
1100
720
3,8
№3
21-23
1
50
H
7000
1100
700
3,9
№4
22-24
1
50
2H
7100
1100
720
4
№5
20-22
1
40
3H
7200
1200
720
4
№6
22-23
1
50
2H
7100
1100
720
4
№7
20-21
1
40
3H
7200
1200
720
4
№8
19-21
1
50
3H
7200
1100
700
4
№9
21-23
1
50
3H
7200
1000
600
4
№10
21-23
1
50
H
1200
1000
500
4
Прототип
На основе анализа данных таблиц 1 и 2 следует, что оптимальным является состав №9 из таблицы 1, а именно:
Компоненты
концентрация, г/л
Указанный аддукт
100
Пигментная паста (100%)
28-32
Латекс фторкаучука СКФ-264 В (60-70%)
16-17
ПФС
2,5-3,1
Дисперсия фторопласта Ф-4ДВ (55%)
10-12
Уксусная кислота (100%)
0,4
Бутиленгликоль
3,5-4,1
Феноксипропанол
4,5-5,1
ОП-10
0,0018-0,0021
Деминерализованная вода
остальное до 1 л