Композиция для нанесения антикоррозионного покрытия
Изобретение относится к получению композиции для защиты от коррозии основных конструкционных материалов, применяемой для защиты от коррозии нефтяных и газовых резервуаров, трубопроводов и мостовых сооружений. Композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.%: 46-58 полимерного пленкообразующего вещества, 12-30 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа, 12-17 кремнийорганического отвердителя, 7-10 тиокола, 3-5 синтетического кремнезема - аэросила А-175. 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%. Спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное. В качестве кремнийорганического отвердителя используют производное кремнийорганических аминов АСОТ-2. Изобретение позволяет повысить вязкость композиции, уменьшить количество слоев покрытия при сохранении основных технических характеристик, а также увеличить долговечность покрытия. 2 табл.
Изобретение относится к области защиты от коррозии основных конструкционных материалов и может быть использовано для защиты от коррозии нефтяных и газовых резервуаров, трубопроводов и мостовых сооружений.
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.44-451.
Повышение коррозионной стойкости покрытий на основе таких составов по сравнению 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, разрыхляющими структуру покрытия и резко ухудшающими 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 следующее соотношение компонентов, мас.%: 40-50 раствора эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, 8-10 тиокола, 20-40 разновидности природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа - спекулярита алтайского месторождения «Рудный Лог» с содержанием окислов кремния, алюминия, магния и кальция соответственно не более 2,5; 1,8; 0,2 и 0,3%, с высоким содержанием альфа-оксида железа Fe2О3 90-95% и 12-16 кремнийорганического отвердителя АСОТ-2. Степень измельчения спекулярита составляет 63 мкм /Патент RU 2174136, C 09 D 5/08, 2001 - прототип/.
Недостатком этой композиции является то, что она обеспечивает получение только многослойного покрытия. Это приводит к существенному увеличению времени нанесения покрытия, а также вызывает большие потери композиции при нанесении, особенно при нанесении антикоррозионного покрытия на внутреннюю поверхность трубопроводов и резервуаров, когда покрытие содержит 2-3 слоя.
Задачей данного изобретения является улучшение условий нанесения композиции.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение вязкости композиции, вследствие этого уменьшение количества слоев покрытия при сохранении основных технических характеристик, а также увеличение долговечности покрытия.
Технический результат достигается тем, что известная композиция для нанесения 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, она содержит спекулярит с содержанием альфа-оксида железа в нем 85-95%, при этом спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне | 46-58 |
| вышеуказанная разновидность природного | |
| мелкочешуйчатого альфа-оксида железа | 12-30 |
| вышеуказанный кремнийорганический отвердитель АСОТ-2 | 12-17 |
| тиокол | 7-10 |
| синтетический кремнезем - аэросил А-175 | 3-5 |
После нанесения композиции на поверхность, образуется покрытие в один слой толщиной 200-300 мкм.
Сущность изобретения заключается в том, что добавление в антикоррозионную композицию дополнительно синтетического кремнезема - аэросила А-175 - увеличивает условную вязкость композиции до величины, при которой обеспечивается нанесение покрытия в виде одного слоя толщиной 200-300 мкм. Аэросила А-175 препятствует осаждению частиц спекулярита. Предложен оптимальный гранулометрический состав спекулярита. По сравнению с прототипом уменьшен нижний предел содержания альфа-оксида железа в спекулярите до 85%. При этом технические характеристики покрытия не уступают характеристикам прототипа.
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 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 содержание окиси железа Fe2О3 - 85-95%. Применяемый спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное.
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 12 812-80/. Тиоколы применяют для повышения эластичности покрытия.
Применяемый синтетический кремнезем - аэросил А-175 /ГОСТ 14922-77/ 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 препятствует 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 расчетном количестве раствора эпоксидной смолы Э-41, спекулярита, тиокола и аэросила 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 предварительной подготовки методом пневматического распыления широкосопловым краскораспылителем или кистью в виде одного слоя толщиной 200-300 мкм.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами: композиции покрытия - в табл.1 и основные характеристики покрытия - в табл.2,
Из табл.2 следует, что композиции по примерам 2-4 создают однослойные покрытия толщиной 200-300 мкм, основные технические характеристики которых не уступают характеристикам известных покрытий, применяемых в аналогичных коррозионно-агрессивных средах. Указанные результаты обусловлены вводом в композицию дополнительно аэросила А-175 и выбором соответствующего содержания компонентов. Снижение содержания аэросила А-175 ниже нижнего указанного предела недопустимо уменьшит условную вязкость композиции /табл.2/ и толщину слоя покрытия, что уменьшит его срок службы, а увеличение сверх верхнего указанного предела приводит к затруднениям при нанесении композиции на поверхность, кроме того, толщина слоя увеличивается больше допустимого /300 мкм/. Аэросила А-17 5 в предложенных пропорциях благодаря тиксотропным свойствам обеспечивает увеличение условной вязкости и уменьшение количества слоев до одного. Это существенным образом уменьшает затраты времени на нанесение покрытия. Уменьшение размеров частиц спекулярита меньше 40 мкм и увеличение их больше 70 мкм, при требуемой укрывистости приводит к снижению изолирующей способности покрытия.
Условная вязкость композиции /без отвердителя/ определена по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре /20±5/°С по ГОСТ 8420. 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. Водо- и топливостойкость покрытий определена по ГОСТ 21513. Адгезия определена по ГОСТ 15140. Долговечность покрытия на основе предложенных композиции подтверждена эксплуатацией резервуаров для топлива и нефти в условиях коррозионно-агрессивных сред.
Таким образом, введение в эпоксидно-кремнийорганическую композицию с природным спекуляритом и тиоколом дополнительно синтетического кремнезема - аэросила А-175 и выбор оптимального гранулометрического состава спекулярита позволяют существенно улучшить условия нанесения композиции и повысить долговечность покрытия.
| Таблица 1 Композиции покрытия | ||||||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | |||||
| Примеры | Прототип | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне | 58 | 58 | 53 | 46 | 44 | 47 |
| Кремнийорганический | ||||||
| отвердитель АСОТ-2 | 18 | 17 | 14 | 12 | 8 | 14 |
| Разновидность природного мелкочешуйчатого альфа-оксида железа | 10 | 12 | 20 | 30 | 35 | 30 |
| Тиокол | 12 | 10 | 9 | 7 | 3 | 9 |
| Синтетический кремнезем аэросилА-175 | 2 | 3 | 4 | 5 | 10 | - |
| 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 | 0,5 |
| 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 | - |
| Количество слоев | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2-3 |
| Толщина покрытия, мкм | 100 | 200 | 250 | 300 | 350 | до 200 |
| Долговечность покрытия, лет | 10-12 | 15-20 | - | 14-15 |
1. Композиция для нанесения 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%, при этом спекулярит состоит из фракции более 70 мкм до 2%, менее 40 мкм до 3% и 40-70 мкм - остальное, и дополнительно композиция содержит синтетический кремнезем - аэросил А-175, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Раствор эпоксидной смолы Э-41 | |
| в ксилоле и ацетоне | 46-58 |
| Вышеуказанная разновидность природного | |
| мелкочешуйчатого альфа-оксида железа | 12-30 |
| Вышеуказанный кремнийорганический | |
| отвердитель АСОТ-2 | 12-17 |
| Тиокол | 7-10 |
| Синтетический кремнезем - аэросил А-175 | 3-5 |
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что после нанесения ее на поверхность, образуется покрытие в один слой толщиной 200-300 мкм.
