Антикоррозионный состав для покрытий
Владельцы патента RU 2737693:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к полимерным антикоррозионным цинкосодержащим лакокрасочным материалам для защиты от коррозии оборудования, изделий и стальных конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивной среды. Задачей изобретения является устранение большинства присущих известным техническим решениям недостатков: сложность аппаратурного оформления, низкая коррозионная стойкость покрытий, низкая растворимость полианилина, использование смеси различных растворителей. Поставленная задача решается использованием антикоррозионного состава для покрытий, содержащего эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин, порошок металлического цинка, растворитель - толуол и электропроводящий полимер, в качестве которого выступают производные полианилина, при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидный олигомер - 10,2; полиэтиленполиамин - 2,5: порошок металлического цинка - 70-80; полианилин - 5-15; толуол – остальное. В качестве производных полианилина выступают: поли-о-толуидин; поли-о-анизидин; сополимер на основе анилина и 2-[(2Е)-1-метил-2-бутен-1-ил] анилина. Данное изобретение позволяет снизить энергоемкость при приготовлении антикоррозионного состава для покрытий, повысить устойчивость стали к коррозии путем снижения электрохимического потенциала, а также за счет большей растворимости используемых компонентов достичь лучшей однородности покрытия и увеличить срок его службы. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 12 пр.
Изобретение относится к полимерным антикоррозионным цинкосодержащим лакокрасочным материалам для защиты от коррозии оборудования, изделий и стальных конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивной среды.
Применение цинкнаполненных композиций способно обеспечить долговечность стальных конструкций за счет протекторного механизма защиты, который основан на понижении электрохимического потенциала в анодную область (-400 мВ у железа, -760 мВ у цинка). Формируется коррозионная пара, в которой цинк выступает в качестве анода, который постепенно растворяется, тем самым снижая потенциал основного металла -железа до значения, когда анодная реакция полностью подавляется, такой механизм защиты называется протекторным. Тем не менее, большое содержание цинка приводит к высокой пористости покрытия, что снижает эффективность барьерной защиты и является следствием снижения многих эксплуатационных характеристик (адгезия, механическая прочность и др.). В области практики и теории защиты металлов от коррозии в последнее время появились новые направления, такие как использование углеродных наполнителей, серосодержащих пигментов покрытых полимерной оболочкой, композитов на основе оксидов металлов и т.д. Одним из перспективных направлений является создание и исследование электропроводящих полимеров (ЭПП), ингибирующих коррозию многих металлов, в том числе и железа. Они могут снижать скорость коррозии в 104 раз. Перспективными представителями ЭПП являются производные полианилина (ПАНИ): поли-о-толуидин; поли-о-анизидин; сополимер на основе анилина и 2-[(2Е)-1-метил-2-бутен-1-ил] анилина. Ограничением для применения на практике незамещенного полианилина является его низкая растворимость. Однако этот недостаток полимера может быть преодолен его функциональной модификацией. Изменяя степень и условия допирования, тип допанта или модифицируя основную цепь ПАНИ, можно управлять не только его растворимостью, но и рядом других свойств, таких как проводимость, электроактивность, термоустойчивость и др.
Известен состав [RU 2318851] лакокрасочного материала для антикоррозионной защиты металлических конструкций с большим сроком эксплуатации, содержащий электропроводящий пленкообразующий компонент (электропроводный полиэтилен) и углеродные нанотрубки от 10 до 80% объема лакокрасочного материала, увеличивающие электропроводность и стойкость к агрессивной среде, и механическую прочность конструкции. Данный материал получают путем нагрева электропроводящих пленкообразующих веществ до температуры плавления, последующего добавления в них углеродных нанотрубок и тщательного перемешивания полученной смеси. Затем полученный материал наносят на зачищенную и обезжиренную поверхность защищаемого объекта.
К недостаткам данного известного изобретения можно отнести высокую стоимость компонентов, выраженную неоднородность покрытия за счет большого содержания углеродных нанотрубок.
Известен антикоррозионный состав для покрытий, содержащий эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин, цинковый порошок, растворитель
- смесь ксилола с бутанолом в массовом соотношении 1:1, и целевую добавку, в качестве которой используют полианилин в количестве 0,3 мас.%. Покрытие получают с содержанием цинка 60% [Armelina Е., Martia М, Liesab F., Iribarrena J.I., Alemana С., Partial replacement of metallic zinc dust in heavy duty protective coatings by conducting polymer // Progress in Organic Coatings. 2010. - V. 69. - Р.26-30].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является антикоррозионный состав для покрытий [RU 2545302], содержащий эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин, цинковый порошок, растворитель - смесь ксилола с бутанолом в массовом соотношении 1:1, целевую добавку, в качестве целевой добавки он содержит глицидоксипропилтриметоксисилан, и полианилин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидный олигомер | 25,7 |
| полиэтиленполиамин | 2,3 |
| цинковый порошок | 42 |
| указанная смесь ксилола с бутанолом | 29,79-29,84 |
| глицидоксипропилтриметоксисилан | 0,16-0,21 |
| полианилин | 0,3 |
Использование данного покрытия приводит к снижению потенциала рабочего электрода с (-0,548) до (-0,578), (-0,592)В.
Недостатком этих составов является многокомпонентность, плохая растворимость полианилина в смеси ксилола с бутанолом, которая приводит к неоднородности покрытия, следствием которого является низкая коррозионная стойкость. Следует отметить, что значение потенциала рабочего электрода -0.592 В является пограничным значением для протекания катодной реакции, в результате которой будет наблюдается растворение железа, т.е. коррозия поверхности.
Задачей изобретения является устранение большинства присущих известным техническим решениям недостатков: сложность аппаратурного оформления, низкая коррозионная стойкость покрытий, низкая растворимость полианилина, использование смеси различных растворителей.
Поставленная задача решается использованием антикоррозионного состава для покрытий, содержащего эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин, порошок металлического цинка, растворитель - толуол и электропроводящий полимер, в качестве которого выступают производные полианилина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидный олигомер | 10,2 |
| полиэтиленполиамин | 2,5 |
| порошок металлического цинка | 70-80 |
| полианилин | 5-15 |
| толуол | остальное |
В качестве производных полианилина выступают: поли-о-толуидин; поли-о-анизидин; сополимер на основе анилина и 2-[(2Е)-1-метил-2-бутен-1-ил] анилина.
Суть изобретения иллюстрируется следующими примерами
Пример 1 (контрольный).
Раствор полианилина с концентрацией 30 г/л в толуоле получают путем диспергирования в ультразвуковой ванне в течение 10 минут. Полученный раствор добавляют в предварительно приготовленный эпоксидный состав в количестве 5% по массе, содержащий эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин и порошок металлического цинка. Приготовленную композицию тщательно перемешивают перед нанесением антикоррозионного состава на поверхность стальной пластины марки Ст10сп. После формирования покрытия приводят ее в контакт с коррозионно-активной средой, в качестве которой используют 3%-ный раствор NaCl. После 48 часов измеряют электрохимический потенциал стали с покрытием с помощью потенциостата/гальваностата фирмы Elinse P-30JM относительно хлорсеребряного электрода. В качестве стандартного образца использовали металлическую пластину, покрытую эпоксидным составом без применения электропроводящего полимера. Среднее значение потенциала электрода составляет -608.65 мВ (относительно Ag/AgCl).
Пример 2-12.
Получение антикоррозионного состава для покрытий осуществляют аналогично методике примера 1. Соотношение компонентов антикоррозионного состава и свойства покрытий по примерам 1-12 указаны в таблице 1.
При содержании электропроводящего полимера менее 5% значительных изменений электрохимического потенциала не происходит, а при содержании более 15% наблюдается изменение структуры покрытия, поверхность теряет свою однородность, приобретает шероховатость. Как следствие, увеличение содержания электропроводящего полимера в композиции свыше 15% не целесообразно.
Как следует из данных, приведенных в таблице, покрытия, содержащие производные полианилина, позволяют снизить электрохимический потенциал исследуемых образцов, тем самым обеспечить коррозионную стойкость.
Данное изобретение позволяет снизить энергоемкость при приготовлении антикоррозионного состава для покрытий, повысить устойчивость стали к коррозии путем снижения электрохимического потенциала, а также за счет большей растворимости используемых компонентов достичь лучшей однородности покрытия и увеличить срок его службы.
1. Антикоррозионный состав для покрытий, содержащий эпоксидный олигомер, полиэтиленполиамин, порошок металлического цинка, растворитель и электропроводящий полимер, отличающийся тем, что содержит в качестве электропроводящего полимера, производные полианилина, в качестве растворителя - толуол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидный олигомер | 10,2 |
| полиэтиленполиамин | 2,5 |
| порошок металлического цинка | 70-80 |
| полианилин | 5-15 |
| толуол | остальное |
2. Антикоррозионный состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве производного полианилина используется поли-о-толуидин.
3. Антикоррозионный состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве производного полианилина используется поли-о-анизидин.
4. Антикоррозионный состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве производного полианилина используется сополимер на основе анилина и 2-[(2Е)-1-метил-2-бутен-1-ил] анилина.
