Полимерная композиция для защитного антикоррозионного покрытия барьерного типа
Изобретение относится к области получения полимерных покрытий, а именно к получению полимерного покрытия на основе эпоксидной композиции. Полимерная композиция в соответствии с изобретением относится к двухупаковочным композициям. Композиция состоит из компонента А, содержащего эпоксидную диановую смолу, эпоксидную алифатическую смолу и базальтовую чешую с толщиной пластинок 1-2 мкм с размером фракции 0,001-0,02 мм, и компонента Б, содержащего смесь отвердителя - ароматического олигоамида и базальтовой чешуи. Полученное покрытие обеспечивает высокие барьерные свойства, предотвращает контакт агрессивной среды с защищаемой поверхностью. Кроме того, получаемое покрытие обладает высокой стойкостью к истиранию, нетоксично и обладает повышенной жизнеспособностью. 3 табл.
Изобретение относится к химической технологии и конкретно касается создания антикоррозионных полимерных барьерных покрытий на различных поверхностях, предназначенных для устройства износоустойчивых, тиксотропных покрытий, обладающих повышенной стойкостью к агрессивным средам и может быть использовано при защите конструктивных элементов из металла, бетона, трубопроводов, зданий и сооружений, металлических узлов и агрегатов в различных отраслях производства, при создании износоустойчивых антикоррозионных наливных полов, стойких к растворителям и нефтепродуктам, а также при декоративной отделке различных поверхностей.
Известные полимерные антикоррозионные покрытия традиционно являются наполненными, в частности высоконаполненными. В качестве наполнителей используют для этих целей: кварцевый песок (RU 2250946, 27.04.2005), полные кварцевые микросферы (RU 2004113553, 20.10.2005), различные алюмосиликаты (андезиты, бентониты, перлиты, вермикулиты, оксиды металлов (RU 2265619, 10.12.2005), тальк, графит (RU 2264428, 20.11.2005).
Используют, таким образом, наполнители пластинчатой формы, сферической, тонкодисперсные с развитой поверхностью.
Из полимеров для этих целей широко применяют эпоксидные смолы в виду их хорошей адгезии к различным поверхностям и химической стойкости к воздействию агрессивных сред.
Из SU 431198, 05.06.1974 известен антикоррозийный состав, содержащий эпоксидную смолу, дибутилфталат, кислотный отвердитель и ускоритель, например диметиланилин, обладающий повышенной износостойкостью и теплостойкостью состава в условиях гидроабразивного износа и содержащий высокодисперсную двуокись кремния с удельной поверхностью 150-400 м2/г и минеральный наполнитель, и компоненты взяты в следующем соотношении (в вес.ч.):
| Эпоксидная диановая смола | 100 |
| Дибутилфталат | 10-20 |
| Высокодисперсная двуокись кремния | 1,5-3 |
| Кислотный отвердитель | 30-50 |
| Минеральный наполнитель | 100-500 |
| Ускоритель, например диметиланилин | 0,1-0,5 |
При этом в качестве отвердителя состав содержит фталевый и малеиновый ангидриды, в качестве минерального наполнителя - диабазовую муку, базальтовую муку, андезитовую муку, карбид кремния, электрокорунд.
Состав обеспечивает защищаемой поверхности повышенную теплостойкость и износостойкость в условиях гидроабразивного износа, но требует горячего отверждения, что менее технологично.
Из SU 443047, 15.09.1974 известен другой эпоксидный состав, применяемый для защиты бетонных поверхностей от разрушений, например поверхностей канализационных труб, и представляющий собой смесь эпоксидной диановой смолы, антраценового масла, отвердителей - полиэтиленполиамина и триэтаноламина, и наполнителя, в качестве которого используется базальтовая мука.
Данный состав обеспечивает покрытию также повышенную износостойкость, но имеет длительное время отверждения 6-18 часов, а также достаточно токсичен из-за большого содержания в нем антраценового масла.
Из известного уровня техники известен базальтовый наполнитель как в виде базальтовой муки (SU 443047, 15.09.1974), так и в виде базальтовых волокон (SU 2260022, 10.09.2005; SU 827511, 21.05.1979) и базальтовой чешуи (RU 2306305, 20.09.2007).
Например, из SU 1831871, 27.05.1995 известна химстойкая полимерная композиция для покрытий на основе акрилатных мономеров в сочетании с полиизоцианатом, дивинилбензолом, содержащая в качестве наполнителя базальтовую чешую. Однако композиция достаточно токсична.
Из RU 2057157, 27.03.1996 известна масло-бензостойкая композиция для покрытия, которая включает эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, фурфурол, раствор диэтилентриаминометилфенола в ацетоне (при их массовом соотношении 2:1), полибензилпиридиний хлорид (М.М. 420), перхлорвиниловую смолу, базальтовые чешуйки при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Эпоксиднодиановая смола ЭД-20 | 50-95 |
| 2-Фуриллальдегид | 10-40 |
| Раствор в ацетоне (соотношение 2:1) | 30:95 |
| Полибензилпиридиний + хлорид (М.М. 420) | 0,02-2,8 |
| Перхлорвиниловая смола | 0,03-3,0 |
| Базальтовые чешуйки | 5-250 |
Данная композиция также достаточно токсична из-за наличия в ней фурилальдегида, полибензилпиридинийхлорида.
Из RU 2306325, 20.09.2007 известна антикоррозионная защитная композиция барьерного типа, которая включает эпоксидную диановую смолу, дибутилфталат и/или алифатическую эпоксидную смолу ДЭГ-1, отвердитель полиэтиленполиамин, пластинчатый наполнитель в виде андезитовой базальтовой чешуи с толщиной пластинок от 0,2 до 7,0 мкм, при необходимости композиция содержит аэросил и/или органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Эпоксидная диановая смола | 33,5-41,0 |
| Дибутилфталат и/или алифатическая | |
| эпоксидная смола ДЭГ-1 | 2,5-10,0 |
| Полиэтиленполиамин | 4,0-6,5 |
| Вышеуказанный пластинчатый наполнитель | 27,0-29 (27-29) |
| Аэросил | 0,0-6,0 |
| Органический растворитель | 0,0-17,5 |
Однако данная композиция содержит базальтовую чешую очень разнообразного фракционного состава, что приводит к неоднородности защитного покрытия и не позволяет введение наполнителя в количестве более 29%, а применение растворителей для регулирования рабочей вязкости приводит к увеличению токсичности состава и уменьшению прочности покрытия.
Технической задачей заявленного изобретения является снижение токсичности состава, улучшение его барьерных защитных свойств при нанесении покрытий, увеличение абразивоустойчивости покрытия, снижение стоимости, за счет увеличения процентного содержания более дешевого неорганического наполнителя (базальтовой чешуи), чем связующее (эпоксидная смола), и расширение его функционального назначения.
Поставленная техническая задача достигается тем, что полимерная композиция защитного барьерного типа на различных поверхностях, включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель, базальтовый наполнитель, содержит в качестве базальтового наполнителя андезитовую базальтовую чешую толщиной 1-2 мкм с размером фракции 0,001-0,02 мм2, в качестве отвердителя ароматический олигоамид типа ЭТАЛ, дополнительно содержит алифатическую эпоксидную смолу, при этом композиция является двухупаковочной и образована совмещением компонента А, содержащего в мас.%:
| эпоксидную диановую смолу | 45-55 |
| алифатическую эпоксидную смолу | 8-14 |
| указанную андезитовую базальтовую чешую | 38-42 |
и компонента Б, содержащего в мас.%:
| указанный олигоамидный отвердитель | 57-63 |
| указанную андезитовую базальтовую чешую | 37-43 |
при соотношении компонента А и компонента Б от 2:0,3 до 2:1,5.
Таким образом удается повысить содержание пластинчатого базальтового наполнителя в покрытии, что увеличивает защитный барьерный эффект и абразивоустойчивость материала, а так же позволяет снизить затраты на его изготовление.
Полимерная композиция по изобретению в качестве эпоксидной диановой смолы содержит, например, эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ЭД-16, ЭД-40.
В качестве эпоксидной алифатической смолы содержит, например, эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ-1, ТЭГ-1.
В качестве отвердителя полимерная композиция по изобретению содержит отвердители типа ЭТАЛ, производимые фирмой «Эпитал» (г.Москва), например ЭТАЛ-45М (ароматический олигоамид); он нетоксичен и предназначен для отверждения эпоксидных смол при температурах от -7°C до 45°C в условиях любой влажности. (ТУ 2257-045-18826195-01).
В заявленной композиции используют базальтовый пластинчатый наполнитель в виде базальтовой чешуи с фракционным размером (размерами фракций) 0,001-0,02 мм2.
Базальтовая чешуя, используемая в заявленном изобретении, получена из природного материала базальтовой группы (из расплава), с последующим формованием из расплава твердых остеклованных пластинчатых частиц и химико-термической обработкой в окислительной газовой среде.
Ниже приводится пример описания технологической схемы процесса получения полимерной композиции по изобретению.
1. Сначала получают компонент А, смешивая эпоксидные смолы (эпоксидную диановую смолу ЭД-20 и алифатическую эпоксидную смолу ДЭГ-1), далее осуществляют диспергирование андезитовой базальтовой чешуи с размерами фракции 0,001-0,02 мм2 в смеси эпоксидных смол.
2. Получают компонент Б, смешивая отвердитель ЭТАЛ-45М с андезитовой базальтовой чешуей.
В таблице 1 приведены количественные соотношения состава компонентов А и Б.
| Таблица 1 | |||||
| Компонент А | |||||
| № п/п | Наименование компонентов | Массовая доля, % | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 1 | Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 | 45,0 | 46,0 | 50,0 | 55,0 |
| 2 | Алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 | 14,0 | 12,0 | 10,0 | 9,0 |
| 3 | Базальтовая чешуя АБЧ-100 | 41,0 | 42,0 | 40,0 | 38,0 |
| ИТОГО, % | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100 | |
| Компонент Б | |||||
| № п/п | Наименование компонентов | Массовая доля, % | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 1 | Этал-45М | 57,0 | 60,0 | 63,0 | |
| 2 | Базальтовая чешуя АБЧ-100 | 43,0 | 40,0 | 37,0 | |
| ИТОГО, % | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
В таблице 2 представлены основные характеристики получаемых компонентов А и Б, как составных частей заявленной двухупаковочной полимерной композиции.
| Таблица 2 | |||
| Наименование показателя | Норма для компонента А | Норма для компонента Б | Метод испытания |
| Внешний вид | Темно-коричневая вязкая суспензия | Темно-коричневая вязкая суспензия | По 353-105-1207-2002ТУ |
| Массовая доля летучих веществ, % не более | 2 | 2 | По ГОСТ 17537 |
| Динамическая вязкость, спз при | По ГОСТ 25276-82 | ||
| (25±0,5)°C | 6200-6600 | 2000-2400 | |
| (35±0,5)°C | 3400-3800 | 850-950 | |
| (50±0,5)°C | 750-850 | 400-500 |
Нанесение защитного покрытия может производиться ручным или механизированным способом. При ручном нанесении предварительно смешивают компоненты А и Б (приготовленные заранее и хранящиеся отдельно друг от друга) в соотношениях от 2:0,3 до 2:1,5, при нанесении с помощью аппаратов безвоздушного распыление смешивание компонентов производится автоматически.
В зависимости от метода нанесения покрытия, типа, его вязкость композиции (рабочую вязкость) регулируют с помощью нагревания, однако нельзя нагревать компоненты выше 60°C.
Полученное покрытие обеспечивает свое предназначение - предотвращение контакта среды, вызывающей коррозию, с защищаемой поверхностью за счет барьерной структуры полимерного покрытия и стойкости к агрессивным средам полимерной основы.
Полученное покрытие, в частности, обладает хорошей адгезией к различным поверхностям (металл, бетон и т.д.), абразивоустойчивостью, механической прочностью, стойкостью к воздействию агрессивных сред, водостойкостью:
| Таблица 3. | |
| Наименование свойств покрытия | Показатель |
| Внешний вид покрытия | гладкое покрытие от темно-коричневого до черного цвета |
| Толщина защитного слоя, мм | 1-2 |
| Плотность, г/см3 | 1,30 |
| Расход, кг/м2 (при толщине покрытия 1 мм) | 1,3 |
| Термостойкость, °C | 180 |
| Содержание органических растворителей | не содержит |
| Адгезионная прочность: | |
| - методом решетчатых надрезов (балл) | 1 |
| - методом отрыва (МПа) (сталь 3) | 20 |
| Массовая доля нелетучих веществ, % | 98-99 |
| Жизнеспособность, мин: | |
| - 20°C | 40-50 |
| - 45°C | 20-30 |
| Время отверждения (ч): | |
| - до степени 2 | 4 |
| - до степени 3 | 5 |
| Время полного отверждения (20°C), ч | 24 |
| Вязкость, спз: | |
| - при 25°C | 3500-4500 |
| - при 45°C | 700-900 |
| Условия нанесения | наносится при температуре от -5 до +50°C, |
| возможно нанесение на влажные | |
| поверхности | |
| Гидроабразивная устойчивость | высокая |
| Влагопоглощение, % | 0,51 |
| Химическая стойкость покрытия (+ - покрытие | |
| стойко, ± - покрытие стойко в течение короткого | |
| времени, - - покрытие нестойко): | |
| Вода, этиловый спирт (50%) | + |
| Бутиловый спирт, глицерин | + |
| Бензин | + |
| Муравьиная, молочная и уксусная кислота (20%) | + |
| Формальдегид (37%) | + |
| Концентрированные растворы щелочей | + |
| Раствор каустической соды (30%) | + |
| Фосфорная кислота (10%) | + |
| Серная кислота (20%) | + |
| Дизельное топливо, моторное масло | + |
| Хромовая кислота, борная кислота (10%) | + |
| Толуол, ксилол, бензол | ± |
| Ацетон, бутилацетат, четыреххлористый углерод | ± |
Полимерная композиция для защитного антикоррозионного покрытия барьерного типа на различных поверхностях, включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель, базальтовый наполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве базальтового наполнителя андезитовую базальтовую чешую с толщиной пластинок 1-2 мкм с размером фракции 0,001-0,02 мм, в качестве отвердителя ароматический олигоамид типа ЭТАЛ, дополнительно алифатическую эпоксидную смолу, при этом композиция является двухупаковочной и образована из компонента А, содержащего, мас.%:
| эпоксидную диановую смолу | 45-55 |
| алифатическую эпоксидную смолу | 8-14 |
| указанную андезитовую базальтовую чешую | 38-42, |
и компонента Б, содержащего, мас.%:
| указанный олигоамидный отвердитель | 57-63 |
| указанную андезитовую базальтовую чешую | 37-43, |
и при соотношении компонента А и компонента Б от 2,0:0,3 до 2,0:1,5.
