Антикоррозионный пигмент

Описывается антикоррозионный пигмент, включающий третичный фосфат щелочно-земельного элемента и алюминия общей формулы AE_xAl_y(PO₄)_z, где АЕ - щелочно-земельный элемент, х, у, z - массы ионов AE⁺², Al⁺³, РО₄ ^-3, при этом соотношение x:y:z составляет в мас.% соответственно 29,8-53,8:2,7-4,1:43,5-66,1. Технический результат - пигмент при заявленных процентных соотношениях ионных масс имеет более высокую степень дисперсности, а покрытия на его основе имеют более высокую коррозионную стойкость. 2 табл.

 

Изобретение относится к антикоррозионным пигментам и может быть использовано в грунтовках, композициях, лакокрасочных материалах для защиты различных металлов и сплавов от коррозии.

Известен антикоррозионный пигмент, включающий третичный фосфат щелочно-земельного элемента, US 294621.

Недостатком этого пигмента являются его невысокие антикоррозионные свойства, что обусловлено низкой комплексообразующей способностью щелочно-земельных элементов.

Известны антикоррозионные пигменты, содержащие третичный фосфат щелочно-земельного элемента и алюминия общей формулы AE_xAl_у(PO₄)_z, где АЕ - щелочно-земельный элемент, х, у, z - массы ионов АЕ²⁺, Al³⁺, PO₄ ^3-, при этом соотношение х:у:z составляет, %: 50-70:5-30:20-50, US 5158610.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Благодаря наличию алюминия повышается комплексообразующая способность пигмента и, соответственно, улучшаются его антикоррозионные свойства.

Однако при высоком содержании алюминия (5-30%) в процессе синтеза пигмента наблюдается слишком быстрый рост кристаллов вследствие координирующей способности ионов Al³⁺. При этом образуются грубодисперсные трудноизмельчаемые частицы типа корунда, что требует при производстве лакокрасочных материалов дополнительного измельчения полученного вещества с использованием специализированного весьма дорогостоящего оборудования, в частности, так называемых, бисерных мельниц. В результате процесс производства лакокрасочных покрытий существенно усложняется и удорожается.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи получения мелкодисперсного легкоизмельчаемого пигмента.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в антикоррозионном пигменте, включающем третичный фосфат щелочно-земельного элемента и алюминия общей формулы AE_xAl_у(PO₄)_z, где АЕ - щелочно-земельный элемент, х, у, z - массы ионов АЕ²⁺, Al³⁺, PO₄ ³⁺, соотношение указанных масс составляет, в %: х:у:z=29,8-53,8:2,7-4,1:43,5-66,1.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Заявленный пигмент получают следующим образом. Исходным сырьем является гидроксид алюминия Al(ОН)₃, концентрированная фосфорная кислота Н₃PO₄ и карбонат кальция СаСО₃. Al(ОН)₃ растворяют в Н₃PO₄ при t°=80-90°С в емкости из термостойкого стекла в течение 20-30 минут при непрерывном перемешивании. Затем раствор охлаждают до 50-60°С и разбавляют водой до концентрации Al(ОН)₃ не более 4,6 мас.%; раствор Al(ОН)₃ вводят в водную суспензию СаСО₃ при перемешивании. Реакционная смесь выдерживается при перемешивании еще в течение двух часов. Затем осуществляется фильтрация, сушка и измельчение полученного пигмента.

Получение пигментов с различным соотношением масс ионов АЕ²⁺, Al³⁺, PO₄ ^3- иллюстрируется нижеприведенными примерами. Свойства полученных пигментов, покрытий с их использованием, а также свойства прототипа приведены в таблице 2.

Пример 1.

Для получения антикоррозионного пигмента с соотношением х:у:z=53,8:2,7:43,5 в лабораторных условиях взято 7,8 г гидроксида алюминия, который растворяли в 61,5 г 73%-ной фосфорной кислоты при 90°С в течение 30 минут при перемешивании. Полученный раствор разбавляли 186 г воды и температуру доводили до 60°С. Во второй емкости приготавливали водную суспензию карбоната кальция (на 137 г СаСО₃ - 453 г воды) и нагревали ее до 60°С. Раствор гидроксида алюминия вводили в суспензию СаСО₃ при перемешивании. После добавления раствора гидроксида алюминия смесь перемешивали в течение 2 часов, после чего полученный пигмент отфильтровывали, высушивали и измельчали.

Пример 2.

(х=41, у=3.4, z=55.6)

9,8 г гидроксида алюминия растворяли в 78,6 г 73%-ной фосфорной кислоты при 90°С в течение 30 минут при перемешивании. Полученный раствор разбавляли 128 г воды и температуру доводили до 60°С. Во второй емкости приготавливали водную суспензию СаСО₃ (на 104,6 г СаСО₃ - 242 г воды) и нагревали ее до 60°С.Остальные операции те же, что в примере 1.

Пример 3.

(х=29.8, у=4.1, z=66.1)

11,8 г гидроксида алюминия растворяли в 93,4 г 73%-ной фосфорной кислоты при 90°С в течение 30 минут при перемешивании. Полученный раствор разбавляли 120 г воды и температуру доводили до 60°С. Во второй емкости приготавливали водную суспензию СаСО₃ (на 76 г СаСО₃ - 176 г воды) и нагревали ее до 60°С. Далее операции по примеру 1.

Пример 4, 5.

Значения масс ионов выходят за пределы, представленные в формуле изобретения. Пигменты получены аналогично пигментам по примерам 1, 2, 3 при следующих соотношениях ионных масс х:у:z 29,6:2,6:67,8 (пример 4) и 54,0:4,2:41,8 (пример 5).

Пример 6. Прототип

x:y:z=50:10:40

28,9 г гидроксида алюминия растворяли в 56,5 г 73%-ной фосфорной кислоты при 90°С в течение 30 минут при перемешивании. Полученный раствор разбавляли 170 г воды и температуру доводили до 60°С. Во второй емкости приготавливали водную суспензию СаСО₃ (на 127,5 г СаСО₃ - 294 г воды) и нагревали ее до 60°С. Далее аналогично примеру 1.

Дисперсность полученных в примерах 1-6 пигментов оценивали путем определения остатка на сите №0063 при мокром просеивании.

Диспергируемость пигментов оценивали путем измерения показателя степени перетира на гриндометре после обработки содержащих пигменты водных паст в диссольвере с дискофрезерной мешалкой при 1000 об/мин в течение 45 минут.

Противокоррозионные свойства пигментов оценивали путем испытаний покрытий, содержащих пигменты, в коррозионно-активных средах с использованием потенциостатического метода определения коррозионного тока и внешнего вида покрытий. Покрытия получали путем нанесения краски, содержащей заявленный антикоррозионный пигмент, состав которой приведен в таблице 1.

Таблица 1.
Компонент	Содержание, %
Пигментная паста:
Антикоррозионный пигмент	7,7
Вода	12,7
Ингибитор коррозии SER-AD-FA 179	0,4
Диспергатор А-40	0,3
Аммиак	0,2
Пеногаситель АТВ (30%-ный)	0,4
Диоксид титана	11,4
Омиакарб 10 GV	6,0
Латекс А-10	57,5
Тексанол	3,0
Загуститель Acrysol RM-8 (10%-ный)	0,5

Свойства пигментов и покрытий с использованием пигментов приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Показатель	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6
I Свойства пигментов
Остаток на сите №0063, % (дисперсность)	0,3	0,8	1,2	0,3	4,5	4,6
Степень перетира после обработки в диссольвере, мкм (диспергируемость)	10	20	40	10	80	>100
II Свойства покрытий
Ток коррозии через 24 часа в 3% растворе NaCl, мкА/см2	0	0,6	0,8	4,8	2,2	2,5
Площадь поверхности, пораженной коррозией, %, через 48 часов в 3%-ном растворе NaCl	20	30	30	50	40	90
Площадь поверхности, пораженной коррозией, %, через 120 часов в воде	0	0	0	15	12	25

Из данных таблицы следует, что пигмент на основе третичных фосфатов алюминия и кальция при заявленных процентных соотношениях ионных масс имеет более высокую степень дисперсности и диспергируемости при обработке в диссольвере, а покрытия, включающие заявленный пигмент, имеют более высокую коррозионную стойкость в сравнении с прототипом.

При увеличении концентрации Al³⁺>4,1% и, соответственно, PO₄ ^3->66,1% и уменьшении концентрации Са²⁺<29,8% образуются грубодисперсные частицы, уменьшается диспергируемость пигмента при обработке в диссольвере, соответственно, возрастает дефектность покрытий и снижаются их защитные свойства.

При уменьшении концентрации Al³⁺<2,7% и, соответственно, PO₄ ^3->43,5% и увеличении концентрации Са²⁺>53,8% снижаются противокоррозионные свойства пигмента, что приводит к снижению защитных свойств покрытий.

Антикоррозионный пигмент, включающий третичный фосфат щелочноземельного элемента и алюминия общей формулы AE_xAl_y(PO₄)_z, где АЕ - щелочноземельный элемент, х, у, z - массы ионов АЕ⁺², Al⁺³, PO₄ ^-3, отличающийся тем, что соотношение указанных масс составляет, %: x:y:z=29,8-53,8:2,7-4,1:43,5-66,1.