Способ получения водно-восковой эмульсии для защиты металлоизделий от коррозии
Владельцы патента RU 2784432:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) (RU)
Способ приготовления водно-восковых эмульсий для приготовления составов для защиты металлоизделий от атмосферной коррозии. Способ направлен на расширение арсенала стабильных антикоррозионных составов для повышения коррозионной стойкости металлических изделий в условиях повышенной влажности и температуры и позволяет увеличить надежность работы оборудования, безопасность ведения процесса и улучшить смачиваемость металлических изделий эмульсией. Способ получения водно-восковой эмульсии включает перемешивание церезина с поверхностно-активного веществом и водой, при этом в качестве поверхностно-активного вещества используют продукт взаимодействия животного жира с диэтаноламином и борной кислотой, взятых в массовом соотношении 65:21:14, который получают при нагревании до 170°С в течение 1 ч, добавляют церезин, затем полученную смесь растворяют в ксилоле и все компоненты интенсивно перемешивают с водой до получения однородной белой эмульсии при содержании компонентов, мас. %: церезин 18,0-23, животный жир, диэтаноламин, борная кислота в массовом соотношении 65:21:14 4,0-5,0, ксилол 12,0-20,0, вода до 100. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способам приготовления водно-восковых эмульсий и может быть использовано для защиты металлоизделий от атмосферной коррозии. Изобретение позволяет увеличить надежность работы оборудования, безопасность ведения процесса и улучшить смачиваемость металлических изделий эмульсией.
Известен способ получения состава для защитного покрытия на водно-восковой основе, заключающийся в том, что в обогреваемую мешалку загружают в заданном количестве однозамещенные и двузамещенные амиды фракции СЖК С17-С21 трибората моноэтаноламина, воду и при перемешивании доводят температуру смеси до 90-95°С, после чего в мешалку вводят расплав нефтяного церезина с температурой каплепадения 65-95°С, производят перемешивание шестеренчатым насосом до получения однородной эмульсии. Для стабилизации свойств эмульсии при хранении ее подвергают гомогенизации путем прокачивания по замкнутому кругу плунжерным насосом через гомогенизирующее устройство (дроссельную заслонку) под давлением 10-15 МПа (патент RU 2156268, кл. C09D 191/06, 20.09.2000).
Недостатком данного способа является дополнительная гомогенизация состава, увеличивающая стабильность эмульсии, но не предотвращающая ее расслоения при хранении, что приводит к уменьшению антикоррозионных свойств. Кроме того, в процессе приготовления состава используются труднодоступные эмульгаторы - однозамещенные и двузамещенные амиды фракции СЖК C17-C21 трибората моноэтаноламина.
Наиболее близким к предложенному является способ получения стабильной водно-восковой эмульсии, включающий перемешивание исходных компонентов при нагревании при массовом соотношении микрокристаллического воска, синтетических жирных кислот и водного раствора аммиака (194-272):40:40 соответственно, гомогенизацию эмульсии при повышенном давлении и введением в эмульсию на стадии перемешивания первичных аминов С17-С20 в количестве 0,2-1,0 мас.% от исходного сырья. Существенными недостатками данного способа является гомогенизации состава при повышенном давлении, а также использование в качестве эмульгаторов свободных жирных кислот и первичных аминов, которые обладают слабыми эмульгирующими свойствами, что приводит к расслоению состава при использовании и хранении, ухудшая тем самым заявленные свойства водно-восковой эмульсии, что приводит к растрескиванию и отслаиванию покрытия вследствие снижения адгезионных и пластифицирующих свойств.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала антикоррозионных составов для защиты металлических поверхностей.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости изделий черных и цветных металлов в условиях повышенной влажности и температуры, а также при воздействии соляного тумана.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения водно-восковой эмульсии для защиты металлоизделий от коррозии включает перемешивание церезина с поверхностно-активного веществом и водой, при этом в качестве поверхностно-активного вещества используют продукт взаимодействия животного жира с диэтаноламином и борной кислотой, взятых в массовом соотношении 65:21:14, который получают при нагревании до 170°С в течение 1 ч, добавляют церезин, затем полученную смесь растворяют в ксилоле и все компоненты интенсивно перемешивают с водой до получения однородной белой эмульсии при содержании компонентов, мас.%:
| Церезин | 18,0-23,0 |
| Животный жир, диэтаноламин, борная кислота в | |
| массовом соотношении 65:21:14 | 4,0-5,0 |
| Ксилол | 12,0-20,0 |
| Вода | До 100 |
При других соотношениях компонентов состава, кроме заявленных, не удается достичь усиления защитных свойств металлических поверхностей.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является использование органического растворителя - ксилола, что позволяет перевести церезин в жидкую фазу без нагревания и при атмосферном давлении и исключить дополнительную стадию гомогенизации, что увеличивает надежность работы оборудования и безопасность процесса получения коллоидного раствора. Кроме того, вместо свободных жирных кислот и первичных аминов предлагается получение поверхностно-активного вещества с высокими антикоррозионными и эмульгирующими свойствами в процессе приготовления состава из широко представленных на рынке компонентов, что значительно сокращает затраты при его производстве.
Пример 1 (прототип).
Состав, мас. %:
| Церезин | 27,2 |
| СЖК фракции С12-С20 | 4,0 |
| Аммиак водный 25%-ный | 4,0 |
| Амин С14-С20 первичный дистиллированный | 0,8 |
| Вода | До 100 |
Пример 2. Состав при минимальном содержании компонентов, мас.%:
| Церезин | 18,0 |
| Животный жир, диэтаноламин, борная кислота в | |
| массовом соотношении 65:21:14 | 4,0 |
| Ксилол | 12,0 |
| Вода | До 100 |
На первой стадии получают поверхностно-активное вещество. Для этого смесь 65 г животного жира, 21 г диэтаноамина и 14 г борной кислоты при перемешивании нагревают при температуре 170°С в течение 1 ч. На втором этапе после охлаждения до комнатной температуры часть полученного продукта (4,0 г) и 18 г церезина растворяют в 12 г ксилола, после чего приливают 66 г воды и полученную смесь интенсивно перемешивают до получения однородной белой эмульсии.
Пример 3. Состав при максимальном содержании компонентов приготавливают аналогично примеру 2, мас.%:
| Церезин | 23,0 |
| Животный жир, диэтаноламин, борная кислота в | |
| массовом соотношении 65:21:14 | 5,0 |
| Ксилол | 20,0 |
| Вода | До 100 |
Приготовленные водно-восковые эмульсии испытывают на антикоррозионные свойства и биостойкость.
Исследование антикоррозионных свойств стали проводилось согласно ГОСТ 9.054-75 на образцах из стали марки Ст3 (табл. 1).
Коррозионные испытания меди проводили на медных пластинах в условиях периодической конденсации влаги: прототип обеспечивает 14 суток защиты во влажной атмосфере, в то время как образцы из примеров 2 и 3 гораздо дольше (от 41 до 48 суток защиты).
Биостойкость определяли согласно ГОСТ 9.048-89. Зараженные образцы помещали в открытой чашке Петри в эксикатор и выдерживали в условиях, оптимальных для роста грибов и бактерий: температуре 27-28°С и влажности 98% в течение 28 сут. В образце из примера 1 после проведения испытания под микроскопом были обнаружены проросшие споры, спороношение отсутствовало. В то время как в образцах из примеров 2 и 3 визуально и под микроскопом прорастания спор и конидий не было обнаружено.
После проведения сравнительного анализа предлагаемого изобретения с прототипом можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение позволяет получить стабильную водно-восковую эмульсию, существенно снижающую скорость коррозии и увеличивающую степень защиты изделий из черных и цветных металлов.
Способ получения водно-восковой эмульсии для защиты металлоизделий от коррозии, включающий перемешивание церезина с поверхностно-активного веществом и водой, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют продукт взаимодействия животного жира с диэтаноламином и борной кислотой, взятых в массовом соотношении 65:21:14, который получают при нагревании до 170°С в течение 1 ч, добавляют церезин, затем полученную смесь растворяют в ксилоле и все компоненты интенсивно перемешивают с водой до получения однородной белой эмульсии при содержании компонентов, мас.%:
| Церезин | 18,0-23,0 |
| Животный жир, диэтаноламин, борная кислота в | |
| массовом соотношении 65:21:14 | 4,0-5,0 |
| Ксилол | 12,0-20,0 |
| Вода | До 100 |
