Композиция для антикоррозионного покрытия

Изобретение относится к получению композиции для защиты от коррозии основных конструкционных материалов (стали, бетона), применяемой для защиты внутренней и внешней поверхностей топливных резервуаров и трубопроводов, работающих в среде топлива с примесью воды. Композиция включает следующее соотношение компонентов в мас.%: 40-52 полимерного пленкообразующего вещества, 11-27 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа, 12-17 кремнийорганического отвердителя, 7-10 тиокола, 3-5 синтетического кремнезема - аэросила А-175, 7-9 стронция хромовокислого. В качестве полимерного пленкообразующего вещества используют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне. Природный мелкочешуйчатый альфа-оксид железа представляет собой спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5, 1,8, 0,2 и 0,3%, и альфа-оксида железа Fe₂О₃ 85-95%. В качестве кремнийорганического отвердителя используют производное кремнийорганических аминов АСОТ-2. Изобретение позволяет повысить топливостойкость и долговечность покрытия в сильноагрессивных условиях эксплуатации. 2 табл.

 

Изобретение относится к области защиты от коррозии основных конструкционных материалов /стали, бетона/ и может быть использовано для защиты от коррозии внутренней и внешней поверхностей топливных резервуаров и трубопроводов, работающих в среде топлива с примесью воды.

Известен состав для антикоррозионного покрытия, включающий эпоксидную смолу, растворитель и пигменты, в качестве которых применяют алюминиевую или цинковую пудру /Протасов В.Н. Эффективность применения противокоррозионных покрытий нефтепромыслового оборудования. М.: ВНИИОЭНГ. - 1984, - с.44-45/.

Повышение коррозионной стойкости покрытий на основе таких составов по сравнению с чистыми лакокрасочными материалами обусловлено повышенной стойкостью композиции к комбинированному воздействию различных коррозионных факторов /окисления, фотолиз, электрохимические процессы, знакопеременные и динамические нагрузки изделий/. Протекторное защитное действие /цинк, алюминий/ пигментов уменьшает скорость коррозии даже в высокоагрессивных средах.

Однако стойкость покрытий из таких композиций к отдельным видам коррозии /абразивный износ, питтинг, кавитация/ ограничена. Другим недостатком является газовыделение при реакции с агрессивными кислыми и щелочными средами, разрыхляющее структуру покрытия и резко ухудшающее его защитные свойства.

Известна также композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют эпоксидную смолу, и кремнийорганический отвердитель /Шоде Л.Г. и др. Эпоксикремнийорганические эмали с повышенной атмосферостойкостью. Лакокрасочные материалы и их применение. - 1995. - №3-4, - с.33-34/.

Эта композиция по сравнению с вышеприведенной обладает более высокой прочностью и адгезией к металлу. Однако долговечность покрытия в условиях комплексного воздействия коррозионных факторов небольшая /7-8 лет/.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкобразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и высоким содержанием альфа-оксида железа - Fe₂О₃ 90-95% и 12-16% кремнийорганического отвердителя АСОТ-2 /патент RU 2174136, C 09 D 5/08, 2001 - прототип/.

Недостатком этой композиции является то, что она не обеспечивает требуемую долговечность защиты от коррозии топливных резервуаров, работающих в среде топлива с примесями воды. Кроме того, она обеспечивает только многослойное покрытие. Это приводит к существенному увеличению времени нанесения покрытия, а также к увеличению потерь композиции, особенно при нанесении антикоррозионного покрытия на внутреннюю поверхность трубопроводов и резервуаров.

Задача данного изобретения - повысить топливостойкость и долговечность защиты покрытия в сильноагрессивных условиях эксплуатации.

Технический результат - повышение топливостойкости и долговечности покрытия в сильноагрессивных условиях эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что известная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и высоким содержанием альфа-оксида железа - Fe₂О₃ и производное кремнийорганических аминов АСОТ-2 в качестве кремнийорганического отвердителя, содержит спекулярит с содержанием альфа-оксида железа в нем 85-95%, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175 и стронций хромовокислый, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне	40-52
вышеуказанная разновидность природного
мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	11-27
вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-2	12-17
тиокол	7-10
синтетический кремнезем - аэросил А-175	3-5
стронций хромовокислый	7-9

Сущность изобретения заключается в том, что добавление в композицию дополнительно стронция хромовокислого и аэросила А-175 в заданном процентном отношении повышает топливостойкоеть и улучшает противокоррозионную прочность покрытия в сильноагрессивных средах и обеспечивает коррозионную защиту оборудования одним слоем.

Для приготовления антикоррозионной композиции используют раствор эпоксидной смолы Э-41 /ТУ 6-10-507-76/ и кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 /ТУ 6-02-1250-83/. Э-41 - раствор в ксилоле и ацетоне. Отвердитель АСОТ-2 представляет производную кремнийорганических аминов /50%-ный раствор в циклогексаноне/.

В качестве спекулярита используют разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа алтайского месторождения «Рудный Лог» с низким содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция и высоким содержанием окиси железа. Химический состав этого спекулярита характеризуется следующими данными: содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и содержанием окиси железа Fe₂О₃ - 85-95%. Степень измельчения спекулярита - 63 мкм /остаток на сите с размером отверстий 63 мкм менее 2,0 мас.%/.

В качестве тиокола применяют жидкие тиоколы, например тиокол марки 1, который представляет собой полисульфидный полимер вязкостью при 25°С 20,0 Па·с, массовой долей SH-групп 2,6%, жизнеспособностью 54 /ГОСТ 12812-80/. Тиоколы применяют для повышения эластичности покрытия.

Стронций хромовокислый /ТУ 48-4-239-82/ - пигмент лимонно-желтого цвета, массовая доля стронция хромовокислого не менее 97%, массовая доля остатка после мокрого просева на сите с сеткой №0045 не более 43%. Достоинство - малая реакционная способность и отсутствие кристаллической воды.

Применяемый синтетический кремнезем - аэросил А-175 /ГОСТ 14922-77/ представляет собой порошок с высокой удельной поверхностью /175±20 м²/г/, обладает тиксотропными свойствами. Характеризуется исключительно высокой степенью дисперсности, размер частиц от 0,15 до 0,02 мкм. При диспергировании в среде, смачивающей лишь часть их поверхности, они образуют объемные коагуляционные сетки. Такие сетки включают частицы пигментов и препятствуют их осаждению, повышают вязкость дисперсной среды. Массовая доля основного вещества SiO₂ 99,8%. Массовая доля влаги не более 2%.

Композицию готовят смешиванием на механической мешалке в расчетных количествах раствора эпоксидной смолы Э-41, спекулярита, тиокола, аэросила и стронция хромовокислого в течение 10-15 мин при комнатной температуре. Затем добавляют кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 и состав дополнительно перемешивают в течение 10-15 мин.

Композицию наносят на поверхность изделия после ее подготовки методом пневматического распыления широкосопловым краскораспылителем или кистью в виде одного слоя толщиной 200-300 мкм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: композиции покрытия приведены в табл.1, основные характеристики покрытия - в табл.2.

Из табл.2 следует, что композиции по примерам 2-4 создают однослоиные покрытия с повышенной топливостоикостью в смеси топлива с водой и повышенной долговечностью /до 15-20 лет/.

Указанные результаты обусловлены вводом в композицию дополнительно синтетического кремнезема - аэросила А-175 и стронция хромовокислого и выбором соответствующего содержания компонентов. Добавление в известную композицию стронция хромовокислого и аэросила А-175 в предложенных пропорциях приводит, кроме уменьшения количества слоев, к увеличению содержания нелетучих веществ /до 64%/ и соответственно к уменьшению пористости покрытия, что приводит к повышению стойкости однослойного покрытия при эксплуатации его в сильноагрессивных средах. Аэросил А-175 препятствует осаждению частиц спекулярита.

Условная вязкость композиции /без отвердителя/ определена по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре 20±5°С по ГОСТ 8420. Водо- и теплостойкость покрытий определена по ГОСТ 21513. Массовая доля нелетучих веществ определена по ГОСТ 17537. Прочность пленки при ударе определена по прибору У-1А по ГОСТ 4765. Эластичность пленки при изгибе определена по ГОСТ 6806. Адгезия пленки определена по ГОСТ 15140. Долговечность покрытия на основе предложенных композиций подтверждена эксплуатацией резервуаров для топлива и нефти в условиях коррозионноагрессивных сред /в среде топлива с примесью воды/.

Таким образом, ввод в антикоррозионную композицию дополнительно двух компонентов: аэросила А-175 и стронция хромовокислого и выбранное процентное содержания их обеспечивают увеличение топливостойкости покрытия в сильноагрессивных условиях эксплуатации и повышают эффективность применения композиции.

Таблица 1 Композиции покрытия
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%	Прототип
	Примеры
1	2	3	4	5
Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ацетоне и ксилоле	52	52	45	40	36	47
Кремнийорганический отвердителъ АСОТ-2	18	17	14	12	10	14
Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	10	11	20	27	30	30
Синтетический кремнезем аэросил А-175	2	3	4	5	8	-
Стронций хромовокислый	6	7	8	9	10	-
Тиокол марки 1	12	10	9	7	6	9

Таблица 2 Основные характеристики композиции и покрытия
Показатели	Примеры	Прототип
1	2	3	4	5
Условная вязкость композиции /без отвердителя/, с	30	40	50	60	75	20
Прочность пленки при ударе, Дж	5	5	5	5	3	5
Эластичность пленки при изгибе, мм	6	5	5	5	10	5
Топливостойкость /набухаемость в топливе за 30 сут/, %	1,0	0,5	0,5	0,5	1,0	1,0
Адгезия /после выдержки 1000 ч в воде/, балл
при 20°С	1	1	1	1	2	1
при 60°С	1	1	1	1	2	1
Количество слоев	1	1	1	1	-	2-3
Толщина покрытия, мкм	100	200	250	300	350	150-200
Долговечность покрытия, лет	8-10	15-20	-	8-10

Композиция для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное пленкообразующее вещество, в качестве которого применяют раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, тиокол, разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярит алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3% и высоким содержанием альфа-оксида железа - Fe₂О₃, производное кремнийорганических аминов АСОТ-2 в качестве кремнийорганического отвердителя, отличающаяся тем, что она содержит спекулярит с содержанием альфа-оксида железа в нем 85-95%, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175 и стронций хромокислый, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне	40-52
Вышеуказанная разновидность природного
мелкочешуйчатого альфа-оксида железа	11-27
Вышеуказанный кремнийорганический отвердителъ АСОТ-2	12-17
Тиокол	7-10
Синтетический кремнезем - аэросил А-175	3-5
Стронций хромовокислый	7-9