АНТИКОРРОЗИОННАЯ ГРУНТОВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ANTI-CORROSION PRIMER COMPOSITION

Изобретение относится к противокоррозионной защите металлов с помощью лакокрасочных покрытий на основе алкидных смол и может быть использовано для получения покрытий на деталях и сборочных единицах изделий машиностроения, в частности сельскохозяйственной техники.
Известна антикоррозионная грунтовочная композиция, содержащая алкидную глифталевую грунтовку и предварительно отфильтрованные отходы поливинилхлоридного (ПВХ) пластизоля со степенью дисперсности 120-160 мкм (SU 1758057 А1, кл. С09D 167/08, 5/08, 30.08.1992).
Недостатком известной грунтовки является то, что полученные на ее основе покрытия имеют относительно низкие антикоррозионные, а также водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства. Кроме того, отходы ПВХ пластизоля имеют переменный состав, что не позволяет получить продукт стандартного качества.
10
16
1
4
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является антикоррозионная грунтовочная композиция на основе алкидной грунтовки и азотсодержащего ингибитора коррозии - соли первичного амина фракции C-C и концентрата низкомолекулярных жирных кислот фракции C-C (SU 1815982 А1, кл. С09D 167/08, 5/08, 27.08.1995).
Недостатком данной композиции являются недостаточно высокие физико-механические свойства (твердость, прочность пленки при растяжении), а также масло-, бензостойкость полученного покрытия.
Техническим результатом изобретения является повышение физико-механических и защитных свойств грунтовочного покрытия.
3
7
3
2
3
2
3
2
5
3
Данный результат достигается тем, что антикоррозионная грунтовочная композиция на основе алкидной грунтовки и азотсодержащего ингибитора коррозии дополнительно содержит кремнийорганический амид перфторкарбоновой кислоты формулы CFOCF(CF)CFOCF(CF)CONH(CH)Si(OCH),
а в качестве азотсодержащего ингибитора коррозии содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и жирной кислоты растительных масел, выбранной из группы: олеиновая, линолевая, линоленовая, в их мольном соотношении 1:4:2 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алкидная грунтовка
90-98
Указанный кремнийорганический амид
перфторкарбоновой кислоты
1-5
Указанный продукт взаимодействия
1-5
Отличительной особенностью предложенной грунтовочной композиции является то, что при введении в нее кремнийорганического амида перфторкарбоновой кислоты указанной выше формулы и продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина (ДЭА) и жирной кислоты растительных масел, выбранной из группы: олеиновая, линолевая, линоленовая, в их мольном соотношении 1:4:2 возникает синергический эффект повышения физико-механических и антикоррозионных свойств, а также водо-, масло-, бензостойкости полученного покрытия.
Введение кремнийорганического амида перфторкарбоновой кислоты и продукта взаимодействия менее 1 мас.% каждого не позволяет получить синергический эффект повышения физико-механических и защитных свойств покрытия. Введение каждого из них более 5 мас.% нецелесообразно, так как дальнейшего усиления эффекта не происходит.
В качестве алкидной грунтовки композиция содержит глифталевую грунтовку ГФ-021 (ГОСТ 25129-82), ГФ-031, ГФ-032 (ТУ 6-10-698), ГФ-0119 (ГОСТ 23343-78), ГФ-0163 (ОСТ 6-10-409), ГФ-017 (ОСТ 6-10-428) и др. или пентафталевую грунтовку ПФ-0244 (ТУ 2312-284-21743165), ПФ-0142 (ТУ 6-10-1698), ПФ-0294 (ТУ 2312-284-21743165) и др.
В качестве жирной кислоты растительных масел при получении продукта взаимодействия используют олеиновую, линолевую или линоленовую кислоты. Их выделяют из растительных масел путем расщепления триглицеридов, например омылением масла щелочью с последующей обработкой образовавшегося мыла минеральной кислотой для выделения свободных жирных кислот. Полученные смеси кислот разделяют на индивидуальные кислоты дистилляцией и дальнейшей фракционированной кристаллизацией из раствора (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие./ Под ред. М.М.Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - С.230, 234).
Способ получения продукта взаимодействия заключается в следующем.
В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, загружают жирную кислоту растительных масел и ДЭА. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 90-100°С, после чего вводят борную кислоту и поднимают температуру реакционной смеси до 180-200°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 3,0-3,5 ч до образования однородной массы с аминным числом 90-100 мг HCl/г.Мольное соотношение борная кислота: ДЭА: жирная кислота составляет 1:4:2.
Полученный продукт представляет собой маслянистую вязкую жидкость коричневого цвета. Он растворим в минеральных маслах и органических растворителях и имеет следующие характеристики:
Кинематическая вязкость при 100°С, сСт - не более 65,0.
Аминное число, мг HCl/ г - 90-100;
Содержание воды, % - не более 0,5;
Зольность, % - отсутствие;
Температура вспышки в открытом тигле, °С - не ниже 200.
3
7
3
2
3
3
Кремнийорганический амид перфторкарбоновой кислоты (КАПФ) получают реакцией взаимодействия соединения формулы CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOCH и γ-аминопропилтриэтоксисилана.
3
7
3
2
3
3
2
2
3
2
5
3
кип
В колбу с мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником помещают 102 г (0.2 моля) CFOCF(CF)CFOCF(CF)COOCH и прибавляют 46,2 г (0,21 моля) NH(CH)Si(OCH). Содержимое перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов до получения гомогенной смеси, которую подвергают разгонке, выделяя фракцию с Т=140-144°С/1 мм рт.ст., выход готового продукта 98%.
1
19
20
20
3
3
7
3
2
3
2
3
2
5
3
D
4
По данным ЯМРH и F соединение имеет строение СFOСF(СF)СFOСF(СF)СОNН(СН)Si(ОСН), показатель преломления n =1,3550, плотность d =1,4248 г/см.
18
22
17
4
Элементный анализ CHNFSiO.
Вычислено, %: С - 32,33; Н - 3,29; N - 2,09; F - 48,35; Si - 4,34; О - 9,58.
Найдено, %: С - 32,05, 32,37; Н - 3,32, 3,25; N - 2,12, 2,04; F - 48,45, 48,24; Si - 4,28, 4,31; кислород не определяется.
ЯМР-спектры синтезированного соединения сняты на радиоспектрометре АС-200 фирмы «Брукер». Внешние эталоны:
3
гексаметилдисилоксан - для протонов (рабочая частота 200 МГц) и СFСl - для атомов фтора (рабочая частота 188 МГц).
1
СН
CH
2
3
2
3
2
2
2
Спектр ЯМР H: триплет 7,28 м.д. (NH); квадруплет 3,85 м.д., (О CH), триплет 1,21 м.д. (ОСН), три мультиплета при 1,73, 1,11 и 0,64 м.д. относятся к группам (-СН СН СН-).
19
3
2
3
2
2
3
3
2
СF
СF
)
СF
Спектр ЯМР F: сигналы в области -81…-83 м.д. характерны для групп СF и OCF; -130,78 м.д. - (СF CF); -132,9 м.д. - [(СF-С=O]; -145,7 м.д. - [О(СF)СF].
Технология приготовления предложенной грунтовочной композиции заключается в следующем.
В смеситель заливают алкидную грунтовку в количестве 90-98 мас.%, в которую при постоянном перемешивании последовательно вводят по 1-5 мас.% продукта взаимодействия и КАПФ. Композицию перемешивают в течение 20-30 мин, перед применением разводят сольвентом до рабочей вязкости в зависимости от вида нанесения.
Для сравнительных испытаний предложенные грунтовочные композиции, грунтовку по прототипу и системы покрытий на их основе наносили на пластины из стали марки 08кп размером 70×150 мм, подготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 8832-76. Грунтовочное покрытие высушивали при температуре 110°С в течение 35 мин.
Составы предложенных грунтовочных композиций представлены в табл.1.
Глифталевая грунтовка ГФ-0119 представляет собой дисперсию красного железооксидного пигмента, тетраоксихромата цинка, фосфата хрома, хромата кальция, белил цинковых и микроталька в глифталевом лаке с добавлением сиккатива ЖК-1, флотореагента - оксаля Т-80 и ксилола (SU 1815982, 1995; Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия. - М.: Химия, 1980. - 200 с.).
Пентафталевая грунтовка ПФ-0244 представляет собой дисперсию красного железооксидного пигмента, тетраоксихромата цинка, фосфата хрома и микроталька в пентафталевом лаке с добавлением сиккатива ЖК-1 и ксилола.
Показатели физико-механических и защитных свойств покрытий, полученных на основе предложенных грунтовочных композиций и композиции по прототипу, представлены в табл.2. Стойкость покрытий к статическому воздействию воды, масла и бензина оценивали по ГОСТ 9.403-80, метод А. Стойкость покрытий к воздействию факторов умеренного климата определяли по ГОСТ 9.401-91.
Синергический эффект улучшения защитных свойств наблюдается и в системе лакокрасочных покрытий с различными эмалями, например пентафталевой, глифталевой, алкидно-акриловой, меламино-алкидной, алкидно-силоксановой, кремнийорганической, фторопластовой, нанесенных на подложку, загрунтованную предложенной композицией.
Системы покрытий на основе полученных грунтовочных композиций и композиции по прототипу, а также показатели их защитных свойств, представлены в табл.3. Стойкость покрытия с надрезом в условиях повышенной температуры и влажности в присутствии хлористого натрия определяли по ИСО 4623.
Использование предложенной грунтовочной композиции позволит получить антикоррозионные покрытия с высокими физико-механическими и водо-, масло-, бензостойкими свойствами.
Таблица 1
Компоненты
Содержание компонентов в композициях по примерам, мас.%
1
2
3
4
5
Алкидная грунтовка ГФ-0119 ПФ-0244
90
94
98
88
99
КАПФ
5
3
1
6
0,5
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и олеиновой кислоты в мольном соотношении 1:4:2 соответственно
5
6
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и линолевой кислоты в мольном соотношении 1:4:2 соответственно
3
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и смеси линоленовой и линоленовой кислот в мольном соотношении 1:4:2 соответственно
1
0,5
Таблица 3
Система покрытий
Толщина комплексного покрытия, мкм
Стойкость покрытия с надрезом в условиях повышенной температуры (40±5)°С и влажности (80±5)°С в присутствии следов NaCl, ч
Два слоя эмали ПФ-115 по грунтовочной композиции по прототипу
50-60
350
Два слоя эмали ПФ-115 по предложенной грунтовочной композиции
50-60
450
Два слоя эмали АС-182 по грунтовочной композиции по прототипу
50-60
380
Два слоя эмали АС-182 по предложенной грунтовочной композиции
50-60
480
Два слоя эмали МЛ-152 по грунтовочной композиции по прототипу
50-60
390
Два слоя эмали МЛ-152 по предложенной грунтовочной композиции
50-60
500