Ингибитор коррозии стали и способ его получения
Владельцы патента RU 2387740:
Общество с ограниченной ответственностью "СК Паритет-МК" (RU)
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии металлов и предназначено для защиты стальных конструкций и сооружений от атмосферной коррозии. Ингибитор содержит, мас.%: карбоксиметилцеллюлозу 0,15-0,5; бентонитовую глину 0,5-1,0; воду остальное. В способе в качестве водорастворимого полимера используют набухший концентрированный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 700-900 с содержанием полимера 1,5-5,0 мас.%, который смешивают с равным количеством концентрированного набухшего водного раствора бентонитовой глины с содержанием глины 5-10 мас.%, затем полученную массу перемешивают до получения однородного состава, а непосредственно перед ее использованием добавляют расчетное количество воды до получения ингибитора, приведенного выше, и полученный состав перемешивают до однородного состояния. Технический результат: использование общедоступного недорогого полимера и других дешевых нетоксичных компонентов, упрощение способа получения, возможность получения ингибитора на рабочей площадке. 2 н.п. ф-лы.
Область техники, к которой относится группа изобретений
Группа изобретений относится к области защиты стали от коррозии и может быть использована для защиты путепроводов (железнодорожных и автомобильных мостов) и других металлических конструкций или сооружений.
Уровень техники
Известен состав защиты металлов от коррозии на основе хроматов и фосфатов с введением в него солей аминов и органических кислот с добавкой поверхностно-активных веществ (авт. свид. СССР №280163, C23F 11/08, 1972).
К недостаткам известного состава следует отнести сложность состава и сложность его приготовления, а также большие расходы солей, что приводит к высокой стоимости этого метода защиты металла от коррозии.
Кроме этого, используемые компоненты являются химически активными веществами и требуют для их использования специальных мер защиты, а также специального дорогостоящего оборудования.
Известен также состав ингибитора коррозии металлов на основе водорастворимых полимеров, включая водорастворимый полиэлектролит, который получают при полимеризации четвертичной аммониевой соли 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата в водной среде в присутствии окислительно-восстановительного инициатора β-оксипропилтретбутилпероксида (патент RU №2202653, C23F 11/173, 20.04.2003 г., Бюл. №11). Ингибирующее действие известного ингибитора заключается в том, что, адсорбируясь на поверхности металла, он образует тонкую защитную пленку, которая препятствует протеканию окислительно-восстановительных процессов.
Применяемое вещество является малодоступным и дорогостоящим, а способ его «превращения» (получения) в ингибитор коррозии металлов - трудозатратным, поскольку требует организации специального производства и специального оборудования, что следует отнести к причинам, препятствующим его широкому использованию. К тому же продукт токсичен.
Имеется потребность в новых эффективных средствах и способах, которые могут обеспечить: 1) высокую степень защиты металлов от коррозии при использовании недорогих общедоступных ингредиентов, в том числе выпускаемых отечественной промышленностью; 2) одновременно значительно снизить трудозатраты на его производство; 3) упростить технологию его получения (приготовления), позволяющей организовать его производство (получение) непосредственно на месте (обработка, например, железнодорожного моста).
Предлагаемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом, т.е. единая задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, заключается в использовании общедоступного водорастворимого полимеров, такого как, например, карбоксилметилцеллюлоза и других компонентов, причем в небольшом количестве (не более трех, включая воду), и упрощение технологии (способа) получения конечного продукта, не требующего особых условий. Процесс получения ингибитора может быть организован непосредственно на объекте, например при обработке железнодорожного моста, или с помощью передвижной установки.
В соответствии с вышеизложенным можно утверждать, что заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения: один из заявленных объектов (способ) предназначен для осуществления другого (вещество), при этом оба объекта заявляемой группы изобретений направлены на решения одной и той же задачи с получением единого технического результата:
- использование общедоступного недорогого водорастворимого полимера и других дешевых нетоксичных компонентов;
- упрощение технологии (способа) получения конечного продукта, не требующего специального оборудования;
- возможности организации производства ингибитора на рабочей площадке обрабатываемого объекта.
Сущность группы изобретения
Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений в отношении вещества достигается тем, что известный ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера дополнительно содержит бентонитовую глину, а в качестве водорастворимого полимера использована карбоксиметилцеллюлоза со степенью полимеризации 700-900 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Карбоксиметилцеллюлоза | 0,15-0,5 |
| Бентонитовая глина | 0,5-1,0 |
| Вода | остальное |
Технический результат изобретения в отношении способа получения ингибитора достигается тем, что в способе получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера, заключающегося в том, что в емкость загружают водорастворимый полимер и бентонитовую глину и перемешивают до получения однородного состава, в качестве водорастворимого полимера используют набухший водный раствор карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 700-900 с содержанием полимера 1,5-5,0 мас.%, который смешивают с равным количеством концентрированного набухшего водного раствора бентонитовой глины с содержанием глины 5-10 мас.%, затем полученную массу перемешивают до получения однородного состава, а непосредственно перед ее использованием добавляют расчетное количество воды до получения ингибитора требуемой концентрации и полученный состав перемешивают до однородного состояния.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения:
ингибитор коррозии стали
Общий пример.
Ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера и бентонитовой глины содержит в качестве водорастворимого полимера карбоксиметилцеллюлозу со степенью полимеризации 700-900 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Карбоксиметилцеллюлоза | 0,4 |
| Бентонитовая глина | 0,7 |
| Вода | остальное |
Присутствие в растворе полимера - карбоксиметилцеллюлозы и бентонитовой глины обеспечивают агрегативную устойчивость полученного состава (седиментационно устойчивая коллоидная система) с необходимыми реологическими свойствами (псевдопластичность в покое и небольших скоростях сдвига до 1 с-1, дилатантность - в области скоростей сдвига от 1 с-1 до 100 с-1).
Заявленная совокупность существенных признаков, а именно качественный и количественный состав ингибитора коррозии стали по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:
во-первых, позволяет получить недорогое средство на основе общедоступных компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью, причем их количественный состав сведен до минимума;
во-вторых, исходные компоненты нетоксичны, что очень важно с экологической точки зрения.
Пример конкретного способа получения ингибитора
Для обработки, например, одного пролета железнодорожного моста заявленный ингибитор готовят следующим образом.
В двух отдельных емкостях объемом 100 л и 50 л предварительно готовят набухшие растворы исходных компонентов. В первую емкость объемом 100 литров загружают 2 кг карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 700-900 (например, марки «Полицелл 9В» ТУ 2231-017-32957739-02) и 46 кг воды, во вторую емкость объемом 50 литров загружают 3,5 кг бентонитовой глины и 43 кг воды. Обе емкости оставляют для набухания компонентов на время не менее 5 часов. Затем набухшие компоненты перемешивают до получения однородной массы и все содержимое емкости 50 литров с бентонитом выливают в емкость с карбоксиметилцеллюлозой, состав перемешивают до однородного состояния. В результате получается 100 кг концентрированного раствора ингибитора, который может храниться в закрытом виде длительное время. Непосредственно перед нанесением ингибитора полученный концентрат заливают в емкость объемом 500 литров, добавляют 400 кг воды и перемешивают.
Таким образом, полученный состав находится в пределах заявленных концентраций.
Применение ингибитора коррозии стали, полученного описанным способом, осуществляется следующим образом.
Жидкий ингибитор на стальные конструкции наносят с помощью насоса высокого давления. В результате взаимодействия жидкой струи ингибитора со стальной твердой поверхностью образуется полимерно-минеральная пленка с высокими механическими и адгезионными свойствами.
Предварительные лабораторные испытания заявленного ингибитора коррозии стали при температуре от -40 до +45°С показали, что он обеспечивает степень защиты 95-99% и снижает скорость коррозии до 0,0001 г/м2/ч.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании каждого из объектов заявленной группы изобретений следующей совокупности условий: для заявленного каждого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в соответствующей формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
заявленные технические решения способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует требованию «промышленная применимость».
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта - вещество, так и для объекта - способ, позволяют утверждать, что заявляемые решения соответствуют требованию «новизна» и «изобретательский уровень».
Следует заметить, что преимущества предлагаемой группы изобретений обеспечиваются представленной совокупностью существенных признаков, каждый из которых выполняет свою функцию, а вместе, во взаимосвязи, они решают задачу создания эффективного ингибитора из недорогих компонентов и простой технологии его получения, причем практически в любом месте.
1. Ингибитор коррозии стали на основе водорастворимого полимера, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бентонитовую глину, а в качестве водорастворимого полимера использована карбоксиметилцеллюлоза со степенью полимеризации 700-900 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| карбоксиметилцеллюлоза | 0,15-0,5 |
| бентонитовая глина | 0,5-1,0 |
| вода | остальное |
2. Способ получения ингибитора коррозии стали на основе водорастворимого полимера по п.1, заключающийся в том, что в качестве водорастворимого полимера используют набухший концентрированный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 700-900, с содержанием полимера 1,5-5,0 мас.%, который смешивают с равным количеством концентрированного набухшего водного раствора бентонитовой глины с содержанием глины 5-10 мас.%, затем полученную массу перемешивают до получения однородного состава, а непосредственно перед использованием добавляют расчетное количество воды и перемешивают до однородного состояния.
