Полімерна композиція для антикорозійних покриттів

1. Полімерна композиція для антикорозійних покриттів, яка містить ненасичений поліестер, стирол, наповнювач, активатор, ініціатор, яка відрізняється тим, що додатково містить наповнювачі у вигляді коротких вуглецевих волокон довжиною 13 мм та тверді відходи гальванічного виробництва при такому співвідношенні компонентів, масові частки: 2 Полімерна композиція для антикорозійних покриттів за п.1, яка відрізняється тим, що короткі вуглецеві волокна заздалегідь змочуються 15%-ним спиртовим розчином полівінілбутираля та опудрюються дрібнодисперсними твердими відходами гальванічного виробництва з розміром часток 1-2 мікрони. Винахід відноситься до галузі антикорозійного захисту металоконструкцій і обладнання хімічної промисловості, зокрема, до виготовлення футерувальних покриттів із хімічно-стійких матеріалів, призначених для захисту гальванічного обладнання (ванн і підвісок) і іншого обладнання в хімічній промисловості від впливу агресивних середовищ (розчинів кислот і солей) при підвищеній температурі. В технології антикорозійного захисту обладнання хімічної промисловості відомі поліестерні полімерні композиції для антикорозійних покриттів, які використовуються для виготовлення комбінованих футерувальних покриттів з підвищеною непроникністю захисного прошарку і хімічною стійкістю в окислювальних середовищах. Поліестерні полімерні композиції для антикорозійних покриттів поєднують цінні властивості, а саме: високу хімічну стійкість та щільність, адгезію до бетону, сталі, штучни х керамічних виробів. Високу хімічну стійкість мають поліестерні полімерні композиційні матеріали на поліестерних смолах ПН-10, ПН-15, слокрил. Як наповнювачі використовуються андезитова та діабазова мука, графітовий порошок, залізний сурик, базальтова луска та інші (Пат. України 13884А від 25.04.97, Пат. України 18673 від 25.12.97). До складу полімерної композиції для антикорозійних покриттів, зокрема, за прототипом (Пат. України 14614А від 25.04.95), входять наступні інгредієнти: сополімер кубового залишку ректифікації стиролу з ангідридами кислот, азбест, поліметилметакрилат, метилметакрилат, пероксид бензоілу, діметиланілін та як розчинник - параксилольна фракція. Недоліками відомої полімерної композиції для антикорозійних покриттів за прототипом є: 1. Висока токсичність складу в зв'язку з використанням як розчинника пара-ксилолу, а також кубового залишку ректифікації стиролу та діметиланіліну, що призводить до погіршення санітарногігієнічних умов праці, особливо під час тужавіння матеріалу в зв'язку з високими температурами (ПДК (максимальна разова) пара-ксилолу 50,0 мг/м 3 , ПДК діметиланіліну - 0,0055 мг/м 3, ПДК стиролу 5,0 мг/м 3); 2. Низька хімічна стійкість полімерної композиції за прототипом в зв'язку з використанням як полімерної матриці сополімеру кубового залишку ректифікації стиролу з ангідридами кислот та метилметакрилату і, як наслідок, низька довговічність антикорозійного покриття; 3. Використання як наповнювача азбесту, який є канцерогеном і заборонений у більшості країн Західної Європи; 4. Неможливість нанесення антикорозійного покриття на вертикальні поверхні; 5. Для припинення процесу полімеризації при ви Мас.ч 100 6-8 до 4 200 0,2-4,5 (19) UA (11) 36609 (13) A Компоненти розчин поліестеру у стиролі активатор ініціатор тверді відходи гальванічного виробництва короткі вуглецеві волокна довжиною 1-3 мм 36609 користанні та зберіганні сополімер кубового залишку ректифікації стиролу з ангідридами кислот та метилметакрилат необхідно інгібірувати, наприклад, гідрохіноном. 6. Трудомісткі і енергоємні процеси, які необхідні для ретельного перемішування компонентів при виготовленні полімерної композиції для антикорозійного захисту (до складу полімерної композиції прототипу входить 7 компонентів на відміну від запропонованої нами полімерної композиції, до складу якої входить лише 5 компонентів). Крім того, присутність поліметилметакрилату та азбесту у складі поліестерної полімерної композиції для антикорозійного захисту обумовлює наявність додаткової технологічної операції, а саме, - подрібнення азбесту та поліметилметакрилату, що збільшує вартість полімерної композиції для антикорозійного захисту. В основу винаходу поставлено задачу усунення наведених вище недоліків, а саме: підвищення хімічної стійкості, зниження ступеню забруднення навколишнього середовища та скорочення трудота енерговитрат виготовлення полімерної композиції для антикорозійного захисту шляхом використання більш хімічно стійких матеріалів і удосконалення технологічного процесу. Ці заходи повинні забезпечити більш високу хімічну стійкість полімерної композиції для антикорозійного захисту та її широке впровадження у різних галузях народного господарства. Поставлена задача досягається за допомогою: а) збільшення хімічної стійкості антикорозійного матеріалу за рахунок використання більш хімічно-стійкої поліестерної смоли марки ПН-15 (на відміну від прототипу, де використовується сополімер кубового залишку ректифікації стиролу з ангідридами кислот та полиметилметакрилат) та використання як наповнювача вуглецевих волокон. З метою збільшення адгезії полімерної матриці до вуглецевого волокна, останнє змочується спиртовим розчином полівінілбутиралю та опудрюється дрібнодисперсними твердими відходами гальванічного хромування. Опудрювання призводить до того, що гідроксильні групи, які завжди є у складі полівінілбутиралю, взаємодіють з хроматами та біхроматами, що входять до складу твердих відходів гальванічного хромування, з утворенням зшитих нерозчинних продуктів. Це дозволяє збільшити адгезію наповнювача до полімерної матриці; б) збільшення показника адгезії за рахунок використання полівінілбутиралю та твердих відхо-дів гальванічного хромування. Це також дозволяє поліпшити зручність нанесення антикорозійного покриття, що забезпечує зниження витрат матеріалу на відміну від прототипу. Цей факт обумовлює можливість використання матеріалу за новим призначенням, а саме, - як шпакльовки або замазки, в) підвищення довговічності полімерної композиції для антикорозійного покриття шляхом використання більш хімічно-стійких матеріалів; г) вуглецеві волокна виконують також функцію тиксотропних домішок, що дає можливість наносити покриття на вертикальні поверхні, не додаючи в систему інших тиксотропних домішок таких, наприклад, як аеросіл; д) використання як наповнювача твердих відходів гальванічного хромування дозволяє вирішувати екологічні питання; е) зменшення кількості компонентів полімерної композиції для антикорозійного покриття; ж) зменшення трудо- і енерговитрат на виготовлення антикорозійного покриття. Отриману таким чином антикорозійну поліестерну полімерну композицію використовують для одержання антикорозійного покриття на металевих поверхнях; для обмазки швів, що утворюються під час футер ування обладнання штучними кислотостійкими матеріалами та полімерними листовими матеріалами або використовують її як шпакльовки під футерувальні покриття. Приклад1. Технологічний процес виготовлення футер увального покриття на основі запропонованої полімерної композиції складається з таких стадій: підготування матеріалів (підготовка наповнювача та приготування зв'язуючого); формування покриття та його тужавіння. На першій стадії виготовлення полімерної композиції для антикорозійного покриття проводять активацію вуглецевих волокон. З цією метою вуглецеві волокна занурюють на 2-3 секунди у 3%-ий спиртовий розчин полівінілбутиралю, а потім опудрюються дрібнодисперсними твердими відходами гальванічного хромування з розміром часток 12 мікрони. Цю операцію проводять за 20-40 хвилин до початку виготовлення полімерної композиції для антикорозійного покриття. В розчинозмішувачі УПР-1 змішують 100 мас. ч. поліестерної смоли марки ПН-15 (ОСТ 6-05-43178) з 8 мас.ч. активатора НК-1 (ТУ 6-05-1075-76); режим змішування: температура 293-298К, швидкість - 10-20 обер/хв; до отриманої суміші за тих же умов при безперервному перемішуванні додають 3 мас.ч. гиперизу (ТУ 38-10-293084). Як кислотостійкий наповнювач використовують заздалегідь розпушені і оброблені (як наведено вище) відходи вуглецевої тканини УТМ-8-1 (ТУ 48-20-17-77) у вигляді коротких вуглецевих волокон довжиною 13 мм. В суміш додають 1,5 мас.ч. вуглецевого наповнювача та, в останню чергу, 200 мас.ч. заздалегідь подрібнених твердих відходів гальванічного виробництва. Для поліестерних полімерних композиційних матеріалів важливою вимогою є використання суміші згідно показника життєздатності. Життєздатність отриманого полімерного в'яжучого 60-90 хвилин (в залежності від температури навколишнього середовища). Полімерна композиція для антикорозійного захисту тужавіє протягом 1824 годин при 20°С. Цей термін можна зменшити, якщо тужавіння поліестерної полімерної композиції для антикорозійного захисту здійснювати протягом 2 годин при температурі 80-90°С. Одержану полімерну композицію використовують для формування антикорозійного покриття; матеріалом промазують по всій довжині шви, які утворюються при плакуванні гальванічної ванни хромування поліестерним вуглепластиком або використовують як шпатльовку. Отриманий футерувальний прошарок відрізняється високою хімічною стійкістю, високою адгезією до сталі та керамічних матеріалів. Нижче наведені фізико-хімічні властивості отриманого матеріалу (після тужавіння): 2 36609 руйнуюча напруга при вигині, МПа контрольний зразок (до випробування в агресивному середовищі) після дії дистильованої води протягом 14 діб при температурі 293 К після дії хромового електроліту протягом 8 діб при температурі 293 К водопоглинання, % адгезія до металу (ст. 3), МПа руйнуюча напруга при вигині, МПа контрольний зразок (до випробування в агресивному середовищі) після дії дистильованої води протягом 14 діб при температурі 293 К після дії хромового електроліту протягом 8 діб при температурі 293 К водопоглинання, % адгезія до металу (ст. 3), МПа 44,8 43,0 39,9 0,16 7,0 Приклад 2. Технологія виготовлення і нанесення полімерної композиції, аналогічна технології наведеній у прикладі 1, за наступним співвідношенням компонентів: Компоненти розчин поліестеру у стиролі активатор ініціатор відходи гальванічного виробництва вуглецеві волокна Мас.ч 100 8 3 200 0,1 Компоненти розчин поліестеру у стиролі активатор ініціатор відходи гальванічного виробництва вуглецеві волокна 27,6 0,32 6,3 Мас.ч 100 8 3 200 1,5 Нижче наведені фізико-хімічні властивості отриманої полімерної композиції (після тужавіння): руйнуюча напруга при вигині, Мпа контрольний зразок (до випробування в агресивному середовищі) після дії дистильованої води протягом 14 діб при температурі 293 К після дії хромового електроліту протягом 8 діб при температурі 293 К водопоглинання,% адгезія до металу (ст. 3), МПа 41,1 39,5 36,6 0,15 6,5 Приклад 3. Технологія виготовлення полімерної композиції аналогічна технології, наведеній у прикладі 1, за наступним співвідношенням компонентів: Компоненти розчин поліестеру у стиролі активатор ініціатор відходи гальванічного виробництва вуглецеві волокна 29,1 Приклад 4. Технологія виготовлення полімерної композиції аналогічна технології, наведеній у прикладі 1, за винятком стадії активації вуглецевих волокон, за наступним співвідношенням компонентів: Отриманий матеріал після тужавіння має наступні показники: руйнуюча напруга при вигині, МПа контрольний зразок (до випробування в агресивному середовищі) після дії дистильованої води протягом 14 діб при температурі 293 К після дії хромового електроліту протягом 8 діб при температурі 293 К водопоглинання, % адгезія до металу (ст. 3), МПа 30,7 40,7 38,7 36,6 0,20 5,2 З таблиці, що запропонована, полімерна композиція для антикорозійного покриття після тужавіння утворює на металевій поверхні покриття з підвищеною непроникністю захисного прошарку і хімічною стійкістю в окислювальних середовищах; це покриття здатне захищати металеву поверхню впродовж тривалого часу. Систематичні дослідження тривали 14 діб, але практика показала, що гальванічні ванни хромування, захищені запропонованим матеріалом, працюють вже на протязі трьох років, що лежали під відкритим небом на заводському подвір'ї на протязі року, не покривались іржею. Суттєвою позитивною ознакою полі Мас.ч 100 8 3 200 5 Нижче наведені фізико-хімічні властивості отриманої полімерної композиції (після тужавіння): 3 36609 мерної композиції для антикорозійного покриття є висока хімічна стійкість та високі фізико-механічні показники, адгезію до бетону, сталі, штучних керамічних виробів у порівнянні з існуючими (дивися в таблиці прототип). Позитивний антикорозійний ефект може бути досягнутий, якщо компоненти полімерної компози ції брати лише в запропонованих нами межах. Відхилення від запропонованого складу призводить до погіршення робочих характеристик антикорозійного матеріалу; зменшується стійкість обробленої поверхні до навколишнього середовища та зменшується адгезія. Таблиця Фізико-механічні властивості полімерної композиції для антикорозійних покриттів (після тужавіння) № прикладу Кількість Адгезія до наповнювача металу (вуглецевих (ст. 3), волокон), МПа мас. ч. Руйнуюча напруга при вигині, МПа 1 2 3 Довговічність, роки Водопоглинання, % 1 1,5 7,0 44,8 43,0 39,9 10 0,16 2 0,1 6,5 41,1 39,5 36,6 10 0,15 3 5,0 6,3 30,7 29,1 27,6 10 0,32 4 1,5 5,2 40,7 38,7 36,6 10 0,2 прототип 5.4 35,4 33,4 31,0 2 0,30 Примітка: 1 - контрольний зразок (до випробування в агресивному середовищі); 2 - після дії дистильованої води протягом 14 діб при температурі 293 К; 3 - після дії хромового електроліту протягом 8 діб при температурі 293 К _______ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ ______ _____ ____ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 _______ _____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ ______ _____ _____ 4