Композиция для защиты металлических поверхностей

 

Изобретение относится к области получения и восстановления покрытий на металлических поверхностях, работающих в условиях абразивного износа, воздействия агрессивных сред. Технической задачей изобретения является увеличение срока службы изделий с нанесенным на них покрытием при сохранении механических характеристик материала изделий путем увеличения коррозионной стойкости, пластичности и теплостойкости. Это достигается тем, что для защиты металлических поверхностей используется композиция, содержащая эпоксиполимер, полиаминный отвердитель, пластификатор, наполнитель, причем композиция дополнительно содержит фторполимер, а в качестве наполнителя используются керамический порошок и порошок графита. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области получения и восстановления покрытий на металлических поверхностях из чугуна, стали, алюминия, различных сплавов др., работающих в условиях воздействия агрессивных сред и абразивного износа. Композиция может наноситься как на бывшие в эксплуатации и прокорродировавшие поверхности, так и на поверхности, не подвергшиеся воздействию коррозии.

Известен состав для защиты металла от коррозии содержащий каменноугольную смолу, пластификатор, наполнитель, растворитель и отвердитель в определенном соотношении компонентов (Патент РФ №418080, МПК7: С 09 D 163/00, опубл. 2000.01.20.) - аналог.

Недостатком данного состава является наличие в составе композиции растворителя, что приводит к образованию пор и пузырьков, усиливающих сорбцию агрессивной среды. Это приводит к набуханию покрытия, межслойной коррозии и выходу из строя всей защиты. Также к недостаткам можно отнести нестихиометрическое соотношение смолы и аминного отвердителя в составе композиции холодного отверждения, что тоже приводит к преждевременному выходу из строя покрытия.

Известна полимерная композиция для защиты от агрессивных сред, содержащая бутадиеннитрильный каучук в виде раствора в толуоле, наполнитель пылевидного кварца, технологических добавок сажи, графита, двуокись титана и смеси двуокиси титана с флатонцианинами, отвердитель аддукта этилендиамида с фенолом и формальдегидом (АФ-2) или его смесь с полиэтиленполиамином (Заявка №94006475, МПК6: С 09 D 5/08, опубл. 1995.09.27.) - аналог.

Недостатками данной композиции являются наличие толуола в составе композиции, что приводит к образованию пор, пузырьков и снижает стойкость покрытия к агрессивным средам, а также наличие вредных и сильнотоксичных веществ, затрудняющих применение композиции в слабо вентилируемых и закрытых помещениях.

Известна композиция для защиты поверхностей от коррозии, содержащая эпоксидную диановую смолу, пластификатор фталатного типа, наполнитель, аминокислотный отвердитель, комплексообразователь диоксибензольного типа, органический растворитель и модифицирующую добавку, сополимер на основе винилхлорида и двуокись кремния (патент РФ №2174135, C 09 D 5/08, опубл. 2001.09.27.) - прототип.

Недостатками данной композиции являются наличие растворителя, приводящего к образованию пор и пузырьков, приводящих к разрушению композиции при воздействии агрессивных сред, а также низкая пластичность, теплостойкость и коррозионная стойкость в условиях агрессивных сред.

Технической задачей изобретения является увеличение срока службы изделий с нанесенным на них покрытием при сохранении механических характеристик материала изделий путем увеличения коррозионной стойкости, пластичности и теплостойкости.

Это достигается тем, что для защиты металлических поверхностей используется композиция, содержащая эпоксидную смолу, полиаминный отвердитель, пластификатор - триэтиленгликоль или дибутилфталат, фторполимер и наполнитель, представляющий собой смесь 13-15 мас.% - маршалита, или корунда, или шамотной глины и 85-87 мас.% - порошка графита, при следующем соотношении компонентов композиции (мас.%): эпоксидная смола 23,0-50,0%, полиаминный отвердитель 2,3-5,0%, пластификатор - триэтиленгликоль или дибутилфталат 1,0-3,0%, фторполимер 5,0-12,0%, наполнитель – остальное.

В композиции в качестве эпоксидной смолы могут быть использованы эпоксидные смолы, относящиеся к различным группам, например диоксидным или глицидиновым, такие как ЭД-8, СЭДМ-8, ЭД-20, Э-40, Ремохлор-МБ, Ремохлор-У, Ремохлор-4Ф, УП-631, ТЭГ-1, ДЭГ-1, ЭД-22, ЭД-16 и др.

Заявляемый технический результат будет достигаться при использовании любой из приведенных выше эпоксидных смол, а оптимальный - при использовании в качестве эпоксидной смолы - эпоксиперхлорвиниловой смолы.

В качестве эпоксиперхлорвиниловых смол могут быть использованы различные материалы, например, материалы “Ремохлор” по ТУ 2225-01-174.111.21-98 и др.

В качестве полиаминного отвердителя могут быть использованы, например, полиэтиленполиамин (ПЭПА), диэтилентриамин (ДЭТА), диаминодифенилметан (4,4’ДАДФМ), пиридины, гексаметилендиамин, МФДА и другие отвердители (“Энциклопедия полимеров”, Москва, “Советская энциклопедия”, 1972 г., стр. 857), т.е. органические соединения азота, которые можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода в аммиаке углеводородными радикалами.

По числу замещений полиаминные отвердители эпоксидных смол могут быть первичными, вторичными, третичными, а в зависимости от природы радикала различают алифaтические, ароматические и гетероциклические.

В качестве фторполимера могут использоваться, например, полимеры, в основной цепи которых в привитой части находятся атомы фтора. Основными представителями фторполимеров являются фторопласты, например, Ф-4, Ф-3, ФЗМ, Ф-2 и др.

В качестве фторполимера могут быть использованы следующие лаки: фторопластовый лак (ФПР), на основе фторопластов Ф-42Л, Ф-32Л, например, следующих марок: ФПР, ФП-525, ЛФ-32 ЛН-2 и др., фенольные лаки, наполненные фторопластом, такие как ФБФ-48Д, ФБФ-74Д, ВАФ-31 и др.

Заявляемый технический результат достигается при использовании любого из приведенных выше элементов, относящихся к фторполимерам, однако, оптимальный результат достигается при использовании в качестве фторполимера фторопластового лака, например, марки ФПР.

Введение в состав композиции фторполимера позволяет повысить теплостойкость, коррозионную стойкость и улучшить технологические параметры композиции, т.е. позволяет регулировать вязкость композиции без применения дополнительных растворителей.

Введение фторполимера в количестве менее 5,0 (маc.%) приводит к снижению коррозионной и тепловой стойкости композиции, а более 12,0 (мас.%) к неотверждению композиции и неравномерному распределению фторполимера в материале, что снижает коррозионную стойкость.

Использование в качестве наполнителя порошкового состава, включающего керамический порошок и порошок графита, позволяет регулировать теплостойкость, теплопроводность, вязкость и коррозионную стойкость.

При изменении соотношения компонентов композиции изменяются ее теплофизические и химические характеристики, что не позволяет достичь заявляемый технический результат.

Композицию для защиты металлических поверхностей готовят, например, следующим образом: в специальной емкости взвешивают требуемое количество смолы и в соответствии с пропорцией вводят фторполимер, пластификатор, керамический порошок и графитовый порошок. Композицию перемешивают либо вручную, либо в вакуумном смесителе. Полиаминный отвердитель вводят в композицию непосредственно перед использованием, после чего композицию перемешивают еще раз и она готова к использованию.

Ожидаемый технический результат достигается при использовании заявляемой композиции как для металлов, так и сплавов, учитывая, что обычно металлы в промышленности применяют не в виде простых веществ, а в виде сплавов (см. “Большой энциклопедический политехнический словарь”, под редакцией А.Ю.Ишлинского, Научное издательство “Большая Российская энциклопедия”, Москва, 1998 г., стр. 299).

Пример 1.

Заявляемая композиция наносится на прокорродированную поверхность гальванической ванны для травления черных металлов, изготовленной из стали 12Х18Н1ОТ. Поверхность ванны очищают от загрязнений и обезжиривают. Затем готовят композицию при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Наполнитель 45, из них - маршалит 14 и порошок графита 86,

Эпоксиперхлорвиниловая смола “Ремохлор” 40,

Диэтилентриамин (ДЭТА) 4,

Триэтиленгликоль (ТЭГ-1) 1,

Фторопластовый лак (ФПР) 10.

Шпателем или жесткой кистью наносят композицию на защищаемую поверхность с толщиной слоя 2-5 мм. После этого неотвержденная композиция может быть армирована тканевым наполнителем. Затем происходят отверждение в течение 24 часов и последующая выдержка до начала эксплуатации, примерно 120 часов.

Ванна с нанесенным на нее покрытием, изготовленным на основе заявляемой композиции, позволяет значительно увеличить ее пластичность, теплостойкость и коррозионную стойкость в условиях работы при контакте с агрессивной средой, а следовательно, и ее долговечность.

Пример 2.

Нанесение покрытия с использованием заявляемой композиции для защиты поверхности градирни, изготовленной из листовой черной стали. Защищаемую поверхность очищают от ржавчины и загрязнений, тщательно высушивают и обезжиривают. Готовят композицию при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Эпоксипeрхлорвиниловая смола-“Ремохлор МБ” 50,

Полиаминный отвердитель “ПЭПА” 5,

Пластификатор ДБФ 1,

Фторполимер - лак ФПР 12,

Наполнитель - 32, из них 15 - керамический порошок, 85 - порошок графита.

Готовую композицию помещают в установку для напыления или в краскораспылитель с диаметром сопла более 2 мм и распыляют на защищаемую поверхность. Композиция армирована тканевым наполнителем. Производят отверждение композиции в течение 24 часов и выдерживают до начала эксплуатации градирни около 70 часов.

Градирня с нанесенным на нее покрытием, изготовленным на основе заявляемой композиции, позволяет значительно увеличить ее долговечность.

Пример 3.

Осуществляли защиту поверхности погружного греющего змеевика для ванны травления черных металлов, изготовленного из стали 12Х18Н1ОТ. Защищаемую поверхность очищают песком и обезжиривают, после чего готовят и наносят композицию следующего состава (мас.%):

Эпоксидная смола (ЭД-20) 40,

Полиаминный отвердитель (ДЭТА) 4,

Пластификатор (ТЭГ-1) 3,

Фторполимер (ФП -525) 12,

Наполнитель - 41, из них 15 - керамический порошок, 85 - порошок графита.

Штапелем или жесткой кистью наносят композицию на защищаемую поверхность толщиной 2-4 мм. После этого неотвержденную композицию армируют, например, ленточным наполнителем, зaтем осуществляют отверждение композиции в течение 24 часов и последующую выдержку изделия до эксплуатации еще 120 часов.

Змеевик с нанесенным на него покрытием, изготовленным на основе заявляемой композиции, позволяет значительно (примерно в 6 раз) увеличить его долговечность по сравнению с аналогичными изделиями, работающими в сходных условиях.

Формула изобретения

1. Композиция для защиты металлических поверхностей, содержащая эпоксидную смолу, полиаминный отвердитель, пластификатор - триэтиленгликоль или дибутилфталат, фторполимер и наполнитель, представляющий собой смесь 13-15% - маршалита, или корунда, или шамотной глины, и 85-87% - порошка графита, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная смола 23,0-50,0

Полиаминный отвердитель 2,3-5,0

Пластификатор 1,0-3,0

Фторполимер 5,0-12,0

Наполнитель Остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве фторполимера используют фторопластовый лак.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы используют эпоксиперхлорвиниловую смолу.