Полимерная композиция

Изобретение относится к полимерной композиции, предназначенной для антикоррозионной защиты нефтегазопродуктопроводов, металлоконструкций, аппаратуры в различных отраслях техники, а также в качестве пропиточных составов, герметиков и др. Композиция включает следующее содержании компонентов в мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы, 24-60 эпоксидной алифатической смолы, 1-30 олигоэфирциклокарбонатов с массовой долей циклокарбонатных групп от 18 до 29, 0,5-2,5 пеногасителя, 0,75-2,0 каменноугольной смолы, 0,5-8 эфирэпоксида Пента-539, 1,5-8,5 наполнителя, 40-85 аминного отвердителя. В качестве эпоксидной алифатической смолы используют олигоэфирэпоксиды с содержанием эпоксидных групп от 7,5 до 28%. В качестве пеногасителя используют силиконовый пеногаситель, или силоксановую смолу, или акриловый пеногаситель. Эфирэпоксид Пента-539 представляет собой продукт этерификации эпоксидной смолы и насыщенной карбоновой кислоты. В качестве аминного отвердителя используют смесь продукта (А), который получают взаимодействием ароматического амина (Б) с салициловой кислотой (В) и пластификатора (Г), представляющего собой кислородсодержащее соединение из группы полиолов при соотношении Б:В:Г от 73:2:25 до 42:8:50 и кремнийорганического амина (Д) при соотношении А:Д от 99:1 до 1:99. Изобретение позволяет повысить прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве, адгезию к стали, водостойкость, снизить водопоглощение как в исходном состояние, так и после длительного воздействия воды, а также снизить вязкость без применения растворителей. 2 табл.

 

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксидных смол и предназначено для использования преимущественно в качестве антикоррозионной защиты нефтегазопродуктопроводов, металлоконструкций, аппаратуры в различных отраслях техники, а также в качестве пропиточных составов, герметиков и др.

Полимерные композиции для покрытий нового поколения должны обладать не только высокими защитными свойствами в течение длительного срока службы (не менее 30 лет), но и быть технологичными и безопасными в приготовлении и применении как в заводских, так и трассовых условиях нанесения.

Наиболее важными показателями полимерной композиции, определяющими для каждых конкретных условий эксплуатационные параметры покрытия и срок его службы (долговечность) в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии", являются высокие физико-механические свойства, прежде всего прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве, адгезия к металлу (стали), высокая водостойкость и низкое водопоглощение пленки как в исходном состоянии, так и после длительного (1000 час) воздействия воды.

Для расчета долговечности антикоррозионного покрытия (АП) в качестве критерия оценки используется показатель водопоглощения за различный период воздействия воды.

Согласно трехбалльной системе справочного пособия Г.Я.Воробьевой "Коррозионная стойкость материалов в условиях агрессивных сред химических производств" (с.76-77) за долговечность АП принимается период времени, за который водопоглощение пленки достигает значения 8%.

При разработке предлагаемой полимерной композиции авторы использовали более жесткие требования вышеуказанного ГОСТа Р 51164-98, по которому за долговечность АП принимается период времени, за который водопоглощение пленки достигает 5%, причем прогнозируемый срок службы АП в данном случае составляет 42 года.

Известна полимерная композиция (а.с. РФ №1719411, кл. С 08 L 63/00 от 15.03.92), включающая эпоксидную смолу, модифицирующий агент - эпоксидированные отходы оксипропиленгликоля, олигоэфир-эпоксид, аминосодержащий отвердитель и λ-фенилнафталамин-1.

Недостатками данной композиции являются сравнительно низкие показатели прочности при разрыве, относительного удлинения, водостойкости, высокое водопоглощение и существенная нестабильность свойств в связи с использованием сырьевых отходов при ее изготовлении.

Известна композиция для покрытий (пат. РФ №2219211, кл. С 09 D 163/2 от 20.12.2003), содержащая эпоксидную диановую смолу, модификатор - эпоксиуретановый олигомер, растворитель, полиэтилсилоксановую жидкость, аминный отвердитель - продукт взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и дифенилсиландиола.

Недостатками композиции являются сравнительно низкие показатели прочности при разрыве, относительного удлинения, водостойкости и высокого водопоглощения. Кроме того, композиция имеет повышенную экологическую опасность как при ее изготовлении, так и применении в связи с использованием в качестве сырья толуилендиизоцианата (2-й класс опасности) и растворителя - смеси толуола и бутилцеллозольва.

Известна полимерная композиция - герметик (а.с. РФ №1199784, кл. С 09 К 3/10 от 23.12.85), включающая эпоксидную смолу, модификатор - трициклокарбонат полиоксипропилентриола, сажу, аэросил, аминный отвердитель - оксибензилтриэтилентетрамин.

Недостатками этого технического решения являются низкие показатели прочности при разрыве и адгезии к стали.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является эпоксидная композиция (пат. РФ №2186801, кл. С 08 L 63/00 от 10.08.2002), содержащая смоляную часть - смесь эпоксидных диановой и алифатической смол, пеногаситель, модифицированный мочевино-формальдегидный конденсат, краситель, наполнитель и аминный отвердитель - смесь продуктов взаимодействия на основе ароматического и алифатического ди- или полиаминов.

Недостатками данной композиции являются сравнительно низкие показатели прочности при разрыве, относительного удлинения, водостойкости и высокие показатели водопоглощения.

Кроме того, композиция сложна в приготовлении (отвердитель готовится параллельно в двух отдельных реакторах при строжайшем соблюдении температурного режима из-за высокой экзотермичности процессов получения продуктов взаимодействия на основе ароматического и особенно алифатического аминов).

Что касается использования композиции, то ее затруднительно наносить на поверхность труб наиболее совершенным способом - напылением - как в заводских, так и трассовых условиях в связи с повышенной вязкостью из-за большого содержания наполнителя (до 200 мас.ч.).

Задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, обеспечивающей длительный ресурс работы (˜40 лет) защищаемых металлических конструкций, а также возможность технологичного и безопасного ее нанесения на поверхность металлоконструкций всеми известными способами, включая наиболее совершенный - напыление.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении физико-механических свойств полимерной композиции: прочности при разрыве, относительного удлинения при разрыве, адгезии к стали, повышении водостойкости и снижении водопоглощения как в исходном состоянии, так и после длительного воздействия воды, а также в снижении вязкости без применения растворителей.

Этот результат достигается тем, что полимерная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая смесь эпоксидных диановой и алифатической смол, пеногаситель, наполнитель и аминный отвердитель, в качестве эпоксидной алифатической смолы композиция содержит олигоэфирэпоксиды с содержанием эпоксидных групп от 7,5 до 28%, в качестве пеногасителя силиконовый пеногаситель, или силоксановую смолу, или акриловый пеногаситель, в качестве аминного отвердителя - смесь продукта (А), полученного взаимодействием ароматического амина (Б), салициловой кислоты (В) и пластификатора (Г), представляющего собой кислородсодержащее соединение из группы полиолов, при соотношении Б:В:Г от 73:2:25 до 42:8:50, и кремнийорганического амина (Д) при соотношении А:Д от 99:1 до 1:99, и дополнительно содержит олигоэфирциклокарбонаты с массовой долей циклокарбонатных групп от 18 до 29, каменноугольную смолу, эфирэпоксид, представляющий собой продукт этерификации эпоксидной смолы и насыщенной карбоновой кислоты - Пента-539 - при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	100
Вышеуказанные олигоэфирэпоксиды	24-60
Вышеуказанные олигоэфирциклокарбонаты	1-30
Вышеуказанный пеногаситель	0,5-2,5
Каменноугольная смола	0,75-2,0
Эфирэпоксид Пента-539	0,5-8
Наполнитель	1,5-8,5
Вышеуказанный аминный отвердитель	40-85

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1

В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, последовательно загружают при постоянном перемешивании 100 мас.ч. предварительно подогретой до 55-60°С эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-90), 10 мас.ч. диглицидилового эфира диэтиленгликоля с содержанием эпоксидных групп 28% (технический продукт ДЭГ-1 ТУ 2225-027-002203306-97), 23 мас.ч. диглицидилового эфира полипропиленгликоля с содержанием эпоксидных групп 7,5 (технический продукт Лапроксид-702 ТУ 2226-335-10488057-97) и 20 мас.ч. трициклокарбоната олигооксипропилентриола с содержанием циклокарбонатных групп 18 (технический продукт Лапролат-803 ТУ 2226-303-10488057-94), 3 мас.ч. моноциклокарбоната октоксипропиленгликоля с содержанием циклокарбонатных групп 29 (технический продукт Лапролат-301 ТУ 2226-303-10488057-94), 5,7 мас.ч. предварительно разогретого до 75°С эфирэпоксида (технический продукт Пента-539 ТУ 2225-003-40245042), 1,6 мас.ч. силиконового пеногасителя марки BYK-A530 (сертификат B/EN 102043.IB), 1,2 мас.ч. каменноугольной смолы (ТУ 14-7-100-89) и 1,5 мас.ч. аэросила марки А-300 (ГОСТ 14922-77).

Смесь введенных компонентов перемешивают в течение 25-30 мин до получения массы однородного темного цвета, после чего готовую смоляную часть полимерной композиции разливают в емкости - ведра с герметичной крышкой и хранят в складских условиях в течение 1 года.

В другом аналогичном реакторе готовят отвердитель: загружают при постоянном перемешивании 60 мас.ч. предварительно расплавленного ароматического амина марки Полиамин-Б (ТУ 113-38-67-90) (Б), 4 мас.ч. салициловой кислоты (ГОСТ 627-70) (В), предварительно растворенной при 70°С в 36 мас.ч. пластификатора - смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров марки "Пластификатор ЭДОС" (ГОСТ 2493-003-13004749-93) (Г) при соотношении компонентов Б:В:Г, равном 60:4:36, температуру в реакторе поддерживают 70-80°С, смесь перемешивают в течение 15 мин, затем этот готовый продукт взаимодействия (А) охлаждают до температуры 40°С и смешивают с кремнийорганическим амином - γ-аминопропилтриэтоксисиланом (технический продукт АГМ-9, ТУ 6-02-724-77) (Д) в соотношении А:Д, равном 50:50, смесь перемешивают 10-12 мин, охлаждают до комнатной температуры.

Полученный таким образом отвердитель затаривают в металлические емкости - ведра с герметичной крышкой, которые хранятся в складских условиях в течение 1 года.

Потребителю смоляная часть полимерной композиции и отвердитель поставляются комплектно.

Смешение смоляной части и отвердителя осуществляют непосредственно перед применением - по примеру 1 - перемешиванием 170 мас.ч. смоляной части и 65 мас.ч. отвердителя в емкости с мешалкой в течение 5 мин с последующим нанесением на металлические поверхности пистолетом-распылителем.

Применение композиции по примерам 2-9 осуществляется аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанных в таблице 1.

По примерам 2 и 4 композицию наносят валиком и кистью соответственно.

Свойства полимерной композиции по примерам 1-9 в сравнении с известными представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая полимерная композиция обладает значительно более высокими эксплуатационными свойствами в сравнении с известными, а именно возросли показатели:

Прочности при разрыве	в 1,2-2 раза
Относительного удлинения при разрыве	в 1,4-3 раза
Адгезии к стали	на 12-37%
Водостойкости	в 2-5,6 раза
Водопоглощения (снижение)
в исходном состоянии	в 1,5-3 раза
после длительного (1000 ч)
воздействия воды	в 1,8-3 раза
Снижение вязкости без применения
растворителей	в 2,3 раза

Совокупность достигнутых показателей предлагаемой полимерной композиции по свойствам, определяющим качество и долговечность защитного покрытия, позволяет обеспечить срок службы покрытия, рассчитанный по наиболее жестким стандартам, в 42 года и выше, что не обеспечивают известные технические решения.

Полимерная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая смесь эпоксидных диановой и алифатической смол, пеногаситель, наполнитель и аминный отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной алифатической смолы композиция содержит олигоэфирэпоксиды с содержанием эпоксидных групп от 7,5 до 28%, в качестве пеногасителя силиконовый пеногаситель, или силоксановую смолу, или акриловый пеногаситель, в качестве аминного отвердителя - смесь продукта (А), полученного взаимодействием ароматического амина (Б) с салициловой кислотой (В) и пластификатора (Г), представляющего собой кислородсодержащее соединение из группы полиолов, при соотношении Б:В:Г=73:2:25÷42:8:50, и кремнийорганического амина (Д) при соотношении А:Д=99:1÷1:99, и дополнительно олигоэфирциклокарбонаты с массовой долей циклокарбонатных групп от 18 до 29, каменноугольную смолу, эфирэпоксид, представляющий собой продукт этерификации эпоксидной смолы и насыщенной карбоновой кислоты - Пента-539, при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола	100
Вышеуказанные олигоэфирэпоксиды	24-60
Вышеуказанные олигоэфирциклокарбонаты	1-30
Вышеуказанный пеногаситель	0,5-2,5
Каменноугольная смола	0,75-2,0
Эфирэпоксид Пента-539	0,5-8
Наполнитель	1,5-8,5
Вышеуказанный аминный отвердитель	40-85