Композиція полімерної клейової грунтовки

Винахід відноситься до галузі захисту від корозії металевих поверхонь, переважно магістральних нафто-, газопроводів або інших трубопроводів полімерними покриттями багатошарової конструкції. Заявлений склад полімерної ґрунтовки може бути використаний при нанесенні на труби антикорозійних покрить в заводських, базових або трасових умовах при будівництві і ремонті, в тому числі на діючі тр убопроводи. Ґрунтовка може бути використана переважно для нанесення ґрунтового адгезійного шару під розплави полімерів, наприклад в тришарових антикорозійних покриттях, які на сьогодні мають найкращі захисні та експлуатаційні властивості або під полімерні ізоляційні стрічки та бітумні матеріали. Відома полімерна ґрунтовка ПГ-887.[1], яка застосовується під розплав термостабілізованої поліетиленової композиції антикорозійного покриття труб "Ан тикорекс".[2] Головними недоліками ґрунтовки ПГ-887 і покриття з її використанням є низька адгезія покриття до металу (до 15 Н/см), низька водостійкість адгезії та нестійкість до катодного відшарування. Крім того, встановлений термін зберігання ґрунтовки не перевищує 6 місяців від дати виготовлення. Найбільш близькою до заявленої ґрунтовки за сукупністю ознак є праймер полімерний ПТ-01 [3], з масовою часткою інгредієнтів, %: Хлоропреновий каучук 5,0-10,0 п-трет-Бутилфенолоформальдегідна смола 7,0-21,0 Алкілфенолгексаметилентетрамінова смола 2,0-5,0 Оксид магнію 0,1-0,9 Алі фатичні аміни 0,2-0,5 Технічний вуглець 0,2-0,5 Органічний розчинник Решта Головним недоліком праймеру ПТ-01 є недостатній термін його зберігання - 3 місяці від дати його виготовлення. Такий малий термін життєздатності праймеру обумовлений наявністю в його складі алкілфенолгексаметилентетрамінової смоли (октофор N) та аліфатичних амінів - речовин, що здатні прискорювати процес вулканізації гумових сумішей на основі хлоропренового каучуку. Крім того, аліфатичні аміни (речовина 2-го класу небезпеки - високонебезпечна речовина), при температурі 155-160°С (температура нанесення поверх ґрунтовки композиції клею-розплаву) може утворювати та виділяти леткі токсичні продукти, і негативно впливати на здоров'я людей та навколишнє природне середовище. В основу винаходу покладено завдання удосконалити полімерну ґрунтовку, що може застосовуватись переважно під розплави полімерів захисного покриття нафто-, газопроводів, шляхом внесення змін до складу компонентів та їх кількісного співвідношення, чим значно підвищити термін життєздатності (до 1,5 року), а також одержати ґрунтовку меншої шкідливості, яка б за токсиколого-гігієнічними характеристиками відносилася б до 4го класу небезпеки та мала підвищену ефективність полімерного покриття: підвищення адгезійних властивостей та водостійкості покриття. Поставлена задача вирішується тим, що композиція полімерної клейової ґрунтовки під екструдоване полімерне покриття для захисту від корозії нафто-, газопроводів на основі хлоропренового каучуку, алкілфенольної смоли, оксиду магнію, вуглецю те хнічного та органічного розчинника, яка в якості фенолформальдегідної та алкіламінної смоли містить алкілфенольну смолу Алрезен РА 321 (виробництва Франції), а в якості підсилювача адгезії містить полівінілбутираль і додатково як розчинник полівінілбутиралю містить толуол та активатор вулканізації оксид цинку. У складі ґрунтовки відсутня високонебезпечна речовина аліфатичні аміни. Вулканізуючі речовини в складі ґрунтовки підібрані таким чином, що процес співвулканізації ґрунтовки та композиції клею-розплаву відбувається при нанесенні розплавів полімерів, що сприяє підвищенню адгезійних властивостей та водостійкості покриття. Для виготовлення ґрунтовки як хлоропреновий каучук використовують хлоропреновий каучук марки "Наірит ДП" за ТУ 6-01-1319-85. Як алкілфенольну смолу використовують смолу Алрезен РА 321, виробництва Франції. Як вулканізуючу пару агентів для хлоропренового каучуку використовують оксид магнію за ГОСТ 844-79 та оксид цинку за ГОСТ 202-84. Як підсилювач адгезії в складі ґрунтовки використовують полівінілбутираль клейовий за ГОСТ 9439-85. Як наповнювач та підсилювач когезії використовують вуглець технічний марки П-234. Як органічні розчинники використовують толуол нафтовий та суміш бензину з етилацетатом при співвідношенні: 1:2,5. Ґрунтовка наведеного складу забезпечує можливість нанесення розплавів полімерів на холодну поверхню труби при антикорозійному захисті нафтогазопроводів, експлуатаційні та захисні властивості покриттів з її використанням відповідають вимогам чинної нормативної документації для покриттів "дуже посиленого типу" за ГОСТ 25812-83. Суть винаходу пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. Для виготовлення ґрунтовки спочатку готують гумову суміш. Для цього 110г хлоропренового каучуку пластифікують на холодних вальцях протягом 2-3 хвилин. Потім з інтервалами в 5 хвилин додають 10г оксиду магнію, 5г технічного вуглецю та 5г оксиду цинку. Загальний час виготовлення гумової суміші складає 18-20 хвилин. Температура валків не повинна перевищувати 50-55°С. Зняту з вальців гумову суміш о холоджують, подрібнюють та завантажують у змішувач. У змішувач заливають 400мл суміші розчинників і перемішують на протязі 2-2,5 годин до одержання гомогенної маси. Потім у змішувач додають 150г алкілфенольної смоли, 100мл суміші розчинників і перемішують ще 30 хвилин. Завантажують розчин - 10г поліввінілбутиралю у 58мл толуолу та 100 мл суміші розчинників. Перемішують ще 30 хвилин. Залишок суміші розчинників - 180мл додають за два рази з перемішуванням після додавання по 30 хвилин. Загальний час приготування ґрунтовки 310 хвилин. Температура у змішувальній камері в процесі виготовлення ґрунтовки не вище 60°С. Решту композицій готують аналогічно. В таблиці 1 наведено склади запропонованої композиції ґрунтовки у наступному співвідношенні компонентів, мас. %. Таблиця 1 Назва інгредієнта Хлоропреновий каучук Смола алкілфенольна Оксид магнію Оксид цинку Полівінілбутираль Технічний вуглець Толуол Органічний розчинник (суміш бензину та етилацетату ) Масова частка інгредієнтів, % для композиції 1 2 3 4 5 6 10.0. 11.0.0 11.0 8.0 15.0 11.0 10.0 15.0 15.0 15.0 20.0 8.0 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.0 0.3 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5 0.8 1.0 0.5 1.0 1.5 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 0.5 5.0 8.0 5.0 8.0 10.0 10.0 72,5 63.0 66.5 66.0 50.8 68.0 Одержані склади ґрунтовок згідно з прикладами 1-6 (табл. 1) та покриття на їх основі з використанням відомої композиції полімерних матеріалів були випробувані на адгезійну міцність у відповідності до ГОСТ 25812-83 по методу відшар ування від сталевої пластини під кутом 180° при 20°С і швидкості відшарування 50 мм/хв. Водостійкість адгезії визначалась після витримування зразків покриття у воді протягом 1000 годин при 20°С. Ґрунтовку наносили на підготовлену сталеву поверхню зразка шаром 0.1 мм, а розплав полімерів наносили після сушки ґрунтовки до стану "на відлип". Рез ультати випробувань наведено в табл. 2. Таблиця 2 - Фізико-механічні показники ґрунтовки. Назва показника 1. Масова частка нелетких речовин, % 2. Умовна в'язкість по ВЗ-246 при 120,0±1,0)°С, с 3. Адгезія до заґрунтованої сталевої поверхні при 20 С, Н/мм: 4 Адгезія до заґрунтованої сталевої поверхні при 20,0°С, Н/мм: до зберігання ґрунтовки; через 3 місяця; через 6 місяців; через 1 рік; через 1.5 року 5. Водостійкість адгезії Н/мм після витримки у воді 1000 годин при 20 °С, Н/мм Значення Значення для номера композиції за для прикладами прототипу 1 2 3 4 5 6 21-31 22.5 29.0 28.5 26.0 39.2 22.0 25-60 40 55 50 44 60 35 7.3 9.0 10.0 8.3 8.0 9.0 8.5 7,3 8,1 8.0 8.1 8.0 8.5 9,5 9.0 9.0 9.5 9.5 7,6 7.5 7.5 7.7 7.7 7,0 7.0 7.0 7.0 7.2 8,1 8.0 7.9 8.0 8.2 7,7 7.5 7.5 7.6 8.0 3.2-4.7 8.6 9.5.0 7.6 7.0 8.0 7.5 Таким чином, як бачимо з таблиці 2, запропонована ґрунтовка у порівнянні з прототипом має такі переваги: 1) адгезія покриття не зменшується при зберіганні ґрунтовки до 1,5 року; 2) виключається використання шкідливих речовин; 3) збільшується адгезійна міцність покриття; 4) збільшується водостійкість адгезії. Це є підтвердженням досягнення технічного, екологічного результату при здійсненні заявленої композиції. Перелік посилань: 1. ТУ 400-24-562-87. Грунтовка полімерна ПГ-887. 2. ТУ 400-21-559-88. Антикорозійне покриття труб "Антикорекс". 3.Заявка на видачу патенту України №200001036. Антикорозійне полімерне покриття металевої поверхні, переважно магістрального трубопроводу, спосіб його нанесення, полі-мерний праймер та полімерний клейрозплав, - Заявлено 04.01.2000. - Висновок про видачу деклараційного патенту від 31.10.2002 року.