Модификатор коррозии
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к модификаторам коррозии, используемым для покрытия металлических поверхностей без предварительной очистки их от продуктов коррозии. Модификатор коррозии содержит, мас.%: лигнин гидролизный 19-23, масло ПОД - побочный продукт производства капролактама 5-10, 70%-ную ортофосфорную термическую кислоту 17-26, воду - остальное. Технический результат - получение композиции, преобразующей ржавчину с толщиной слоя до 160 мкм, что позволит значительно увеличить адгезию наносимых лакокрасочных материалов после обработки предложенным модификатором. 3 табл.
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к модификаторам коррозии, используемым для покрытия поверхности металлических изделий без предварительной очистки их от продуктов коррозии.
Известен модификатор коррозии, включающий гидролизный лигнин, соапсток, ортофосфорную кислоту, эталамин, натуральную олифу и воду (см. Авторское свидетельство СССР №1595864, кл. C 09 D 5/12).
Известный модификатор имеет сложный состав и технологию приготовления и может быть использован только для обработки черных металлов.
Известен модификатор ПРЛ-2, включающий аммонизированный гидролизный лигнин 45-50%, ортофосфорную кислоту (85%-ную) - 10-13%, воду 37-40% (см. Модификатор ржавчины ПРЛ-2 ТУ 6-15-913-75).
Известный модификатор не обеспечивает эффективной защиты от коррозионно-механических разрушений.
Наиболее близким является модификатор ржавчины (см. патент RU 2055847, C 09 D 19 7/02, C 09 D 5/12), включающий, мас.%: лигнин гидролизный 21-25, ортофосфорная кислота термическая 70% - 17-26, вода остальное.
Прототип имеет следующие недостатки: недостаточную толщину обработки корродированного металла, осыпание защитного покрытия в процессе высыхания и невысокую адгезию к наносимым в дальнейшем лакокрасочным покрытиям по обработанной поверхности.
Нестабильность состава лигнина гидролизного, обусловленного зависимостью от вида и качества древесины, а также от способов варки приводит к нестабильности качеств модификатора на его основе и приводит к ухудшению получаемого модификатора. В частности, повышение минеральных веществ и/или содержание сахаров, а также преобладание низкомолекулярных фракций приводит к снижению сцепления с модифицированной поверхностью. Нестабильность свойств гидролизного лигнина может быть обусловлена и нестабильностью самой системы кислота-лигнин, проявляющая в коагуляции частиц и выпадению с течением времени осадка.
Целью изобретения является создание прочного водонепроницаемого защитного комплекса на поверхности цветных и черных металлов без предварительной зачистки ее от ржавчины, увеличение толщины обработки прокорродированого металла, снижение осыпания защитного покрытия и увеличение адгезии лакокрасочных материалов, наносимых на обработанную поверхность.
В композиции используется необработанный гидролизный лигнин (древесный или растительный) - отход гидролизного производства.
В качестве дополнительного компонента в композиции применяют масло "ПОД" - побочный продукт производства капролактама. Побочный продукт производства капролактама образуется в процессе производства капролактама на стадии дегидрирования продукта окисления циклогексанола и на стадии ректификации продуктов окисления циклогексана.
Из-за маслообразного внешнего вида побочный продукт производства капролактама получил наименование масло "ПОД" и содержит следующие ингредиенты, мас.%:
| циклогексиловые эфиры | 20-30 |
| циклогексанол | 30-40 |
| натриевые соли моно- и декарбоновых кислот | 7-12 |
| продукты полимеризации и поликонденсации | 3-8 |
| капролактам | 0,004-0,006 |
Термическая ортофосфорная 70%-ная кислота по ГОСТ 10678-76 содержит 0,2% микродобавок восстанавливающих веществ в пересчете на Н3PO4.
Основные свойства гидролизного лигнина: зольность - 0,5-9,3%; кислотность в пересчете на серную кислоту 0,6-1,3%; неотмытые редуцирующие вещества 0,1-8,5%, труднорастворимые полисахариды 3,0-45,0%, собственно лигнин - 38,9-87,3. При этом влажность композиции 83%.
Рецептуры составов модификаторов коррозии проведены в таблице 1, физико-механические показатели в табл.2-3.
| Таблица 1 | |||||||
| Состав | Компонент, масс.% | ||||||
| Лигнин гидролизный | Масло "ПОД" | Термическая ортофосфорная кислота | Вода | ||||
| Прототип Патент RU 2055847 | 23 | - | 21,5 | остальное | |||
| 1 | 18 | 4 | 16 | 62 | |||
| 2 | 19 | 5 | 17 | 59 | |||
| 3 оптимальный | 21 | 7,5 | 21,5 | 50 | |||
| 4 | 23 | 10 | 26 | 41 | |||
| 5 | 24 | 11 | 27 | 38 | |||
| Таблица 2 | |||||||
| № | Основные свойства | Физико-механические свойства | |||||
| Прототип | Составы модификатора | ||||||
| 2055847 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1 | Твердость | ||||||
| покрытия по М-3Ю | |||||||
| усл.ед. | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,87 | 0,86 | |
| При 100°С | 0,7 | 0,74 | 0,75 | 0,77 | 0,76 | 0,72 | |
| При 18°С | |||||||
| 2 | Изгиб покрытия | 1 | 1,5 | 1,6 | 2,0 | 2,0 | 1,6 |
| мм, не более | |||||||
| 3 | Водопоглощение, | 0,65 | 0,6 | 0,5 | 0,45 | 0,45 | 0,49 |
| сутки | |||||||
| 4 | Адгезия пленки, | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 |
| балл | |||||||
| 5 | Толщина | 130 | 140 | 150 | 160 | 150 | 130 |
| обрабатываемого | |||||||
| слоя коррозии, мм | |||||||
| 6 | Осыпание после сушки | местами | частичное | отсутствует | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
| Таблица 3 | ||||
| Наименование материала, наносимого на обработанную поверхность | Адгезия, кгс/см2 | |||
| Чистый металл | прототип | Предложенным способом | Грунт ГФ-020 | |
| Грунт ГФ-020 | 0,6-0,8 | 0,7-0,8 | 0,8-1,2 | - |
| Эмаль ХВ-113 | 0,06-0,10 | 0,8-1,2 | 1,4-1,8 | 0,2-0,4 |
| Эмаль НЦ-132 | 0,1-0,12 | 0,15-0,17 | 0,10-0,12 | |
| Эмаль НЦ-25 | 0,09-0,12 | 0,12-0,22 | 0,09-0,11 | |
| Эмаль ВН-30 | 0,5-0,56 | 0,5-0,5 | 0,5-0,6 | - |
| ЭмальХС-717 | 0,12-0,23 | 0,3-0,5 | 0,5-0,8 | - |
Способ получения модификатора коррозии состоит в следующем: гидролизный лигнин (растительный или древесный) влажный подвергают грубому предварительному помолу до размера частиц не более 2 мм, затем его смешивают с водой и осуществляют мокрый перетир до получения частиц с размером не более 100 мкм, затем добавляют масло "ПОД" и продолжают перетир до получение частиц не более 90 мкм, а затем добавляют термическую 70%-ную ортофосфорную кислоту и воду. Получают состав сметанообразной консистенции светло-коричневого цвета.
Готовый модификатор коррозии наносят на металлические поверхности (со слоем ржавчины до 160 мкм) с помощью распылителя или кисти.
Состав с поверхности легко смывается вместе с модифицированными продуктами коррозии. Модификатор в силу своей универсальности может быть использован и для преобразования ржавчины черных металлов в защитное покрытие.
Обоснованием выбранных пределов количественных признаков композиции является следующее.
Если масло "ПОД" взято в композиции более 10%, то происходит уменьшение адгезии композиции к поверхности, что снижает эффект модифицирования поверхности.
Если масло ПОД взято менее 5%, то не достигает необходимого эффекта пластичности, не удается изготовить однородную композицию.
Содержание компонентов в составе оптимально. При содержании лигнина менее 19% масло "ПОД" менее 5%, а ортофосфорной кислоты менее 17%, на поверхности металла не образуется однородное защитное покрытие.
Содержание в составе лигнина более 23%, а ортофосфорной кислоты более 26% и масла "ПОД" более 10% не приводит к улучшению защитных свойств покрытия.
Анализ результатов испытаний, приведенных в таблицах 2 и 3, показывает, что в случае применения в антикоррозионной композиции модификатора побочного продукта производства капролактама масло (масло "ПОД") происходят следующие процессы:
- в пленках покрытия модификатора наблюдается сополимеризация ненасыщенных олигомеров (в составе масло "ПОД") с другими компонентами композиции;
- происходит замедление процессов осыпания модификатора за счет добавки в композицию пластификатора (масла "ПОД");
- улучшается размол композиции модификатора при его приготовлении;
- введение в состав композиции циклоалифатических соединений (масло "ПОД") повышает защитные свойства обработанной поверхности за счет образования в композиции соединений, обладающих ингибирующим свойством;
- значительно увеличивается адгезия наносимых лакокрасочных материалов после обработки ржавой поверхности модификатором ржавчины за счет интенсивного и более глубокого проникновения в каверны и поры материала;
Кроме того, использование побочного продукта производства капролактама является утилизацией отходов производства.
Доказательством соответствия заявляемого изобретения требованию промышленной применимости следует следующее.
Модификатор наносится на металл с неочищенной от слоя ржавчины толщиной до 160 мкм.
Предлагаемый модификатор при его изготовлении и применении способен обеспечить достижение технического результата, выражающегося в получении композиции, преобразующую ржавчину с толщиной слоя до 160 мкм.
Применение модификатора позволяет значительно увеличить адгезию наносимых лакокрасочных материалов после обработки ржавой поверхности предложенным модификатором ржавчины.
Состав с поверхности легко смывается с модифицированными продуктами коррозии и закрепляет поверхностный слой.
Модификатор в силу своей универсальности может быть использован и для преобразования ржавчины.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости.
Модификатор коррозии, включающий связующее вещество, 70%-ную ортофосфорную термическую кислоту и воду, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества он содержит лигнин гидролизный и масло ПОД - побочный продукт производства капролактама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Лигнин гидролизный | 19-23 |
| Масло ПОД | 5-10 |
| 70%-ная ортофосфорная | |
| термическая кислота | 17-26 |
| Вода | Остальное |
