Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття

Реферат: Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття включає епоксидну діанову смолу ЕД20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, твердник- поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач тальк, оксид хрому (III), антикорозійний пігмент та органічний розчинник. Як антикорозійний пігмент містить нанорозмірний фосфат цинку, поверхнево модифікований бутилметакрилатом, за такого співвідношення компонентів (в мас. частин): епоксидна діанова смола ЕД-20 10 каучук СКН-26-1А 2.5 поліетиленполіамін 2 тальк 9 оксид хрому(III) 4 нанорозмірний фосфат цинку, 8 модифікований бутилметакрилатом розчинник 28. UA 78503 U (12) UA 78503 U UA 78503 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до вибору складу лакофарбових ґрунтувальних композицій для захисту від корозії сталевих виробів, трубопроводів і металоконструкцій. Відомий склад ґрунтувального покриття для захисту металоконструкцій від корозії [1]. Даний склад включає епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, толуол, поліетиленполіамінний твердник ПЕПА, оксид хрому (III), цинку фосфат і тальк. Ця композиція застосовується для захисту металоконструкцій та обладнання на залізничному транспорті. Відома композиція має низьку захисну здатність внаслідок недостатніх інгібувальних властивостей цинку фосфату, який не може ефективно захищати поверхню металу електрохімічно в місцях наскрізних дефектів у епоксидному покритті й, таким чином, запобігати розвитку підплівкової корозії. Автори роботи [2] відзначають, що причиною низької антикорозійної ефективності цинку фосфату є його недостатня розчинність у водних середовищах. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити склад ґрунтувальної композиції шляхом заміни типового цинкфосфатного пігменту на ефективніший нанофосфат цинку, який здатний забезпечити підвищення захисної дії епоксидного покриття у випадку утворення в ньому наскрізних дефектів, завдяки кращій інгібувальній здатності. Підвищена ефективність нанорозмірного цинку фосфату зумовлена його значно вищою питомою поверхнею в порівняні з комерційно наявними фосфатними пігментами. Поставлена задача вирішується тим, що в ґрунтувальній композиції, яка містить епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, твердник поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач тальк, оксид хрому (III), антикорозійний пігмент та органічний розчинник. Як антикорозійний пігмент використовують нанорозмірний цинку фосфат, поверхнево модифікований бутилметакрилатом, за наступного співвідношення компонентів (в мас. частин): епоксидна діанова смола ЕД-20 каучук СКН-26-1А поліетиленполіамін тальк оксид хрому(III) нанорозмірний цинку фосфат, модифікований бутилметакрилатом органічний розчинник 30 35 40 45 50 10 2.5 2 9 4 8 28. Нанорозмірний цинку фосфат після проникнення середовища до металевої основи крізь дефекти в епоксидному покритті повільно розчиняється та пасивує метал під покриттям внаслідок формування корозійностійкої фосфатної плівки. Ефективність нанорозмірного цинку фосфату є вищою від ефективності традиційного цинкфосфатного пігмента внаслідок його більшої питомої поверхневої площі, рівномірнішого розподілу в масі епоксидного покриття та кращого контакту з корозійним середовищем. Згідно з даними [3], зменшення геометричних розмірів фосфатного пігмента покращує його антикорозійні властивості. При цьому потрібні захисні характеристики лакофарбового покриття можна досягти за меншого вмісту цинку фосфату [4]. Для одержання ґрунтувальної композиції, яка заявляється, використані такі компоненти: епоксидна діанова смола ЕД-20 (ГОСТ 10587-84), рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А (ТУ 30-103-1-16-77), поліетиленполіамін ПЕПА (ТУ 6-05-241-202-78), тальк (ТУ 21-25-201-77), оксид хрому (ГОСТ 29-12-79), нанорозмірний цинку фосфат, модифікований бутилметакрилатом, органічний розчинник Р-5 (ГОСТ 7827-74). Приклад. Ґрунтувальну композицію одержували наступним чином. Спочатку готували розчин епоксидної смоли в органічному розчиннику, після цього вводили рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук та неорганічні добавки - тальк, оксид хрому та нанорозмірний цинку фосфат. Нанорозмірний цинку фосфат (рисі) отримували за реакцією іонного обміну в суміші вода / метанол у присутності модифікатора поверхні - бутилметакрилату. Згідно з результатами елементного аналізу співвідношення Zn:P для отриманого продукту становило 3:2. Одержану суміш перемішували у вібраційному кульовому млині. Після перемелювання в'язкість композиції доводили до робочої додаванням розчинника. Поліетиленполіамін (твердник) вводили в приготовану суміш безпосередньо перед нанесенням на об'єкт захисту. 1 UA 78503 U 5 На зразки зі сталі Ст3 (150 × 70×3 мм) спеціальним аплікатором наносили ґрунтувальну композицію в два шари та одержані покриття структурували протягом 72 годин за 20 °C. Поверхню сталевих зразків попередньо очищували піскоструминним способом і знежирювали ацетоном. Товщина покриттів становила 120-140 мкм. У табл. 1 наведені приклади конкретного виконання ґрунтувальної композиції, яка заявляється. Таблиця 1 Компоненти Епоксидна діанова смола Рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук Поліетиленполіамін Тальк Оксид хрому Нанорозмірний цинк фосфат Органічний розчинник 10 15 Приклади композиції, мас. частин 1 2 3 4 5 10 10 10 10 10 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2 2 2 2 2 9 9 9 9 9 4 4 4 4 4 6 7 8 9 10 24 26 28 30 32 З табл. 2 видно, що покриття на сталі, одержані на основі ґрунтувальної композиції запропонованих складів 2-4, мають кращі захисні властивості в корозійному середовищі, зростає їх опір переносу заряду, суттєво вища адгезія після тривалої дії агресивного середовища, а також є стійкіші до катодного відшарування, ніж покриття на основі відомої композиції. Досягнуте поліпшення властивостей покриттів на основі запропонованої ґрунтувальної композиції дозволяє значно підвищити експлуатаційну довговічність в атмосферних умовах (табл. 2 - п. 3, 4, 5) сталевих виробів і будівельних металоконструкцій. У табл.2 наведені властивості захисних покриттів на основі ґрунтувальних композицій, виготовлених згідно прикладів табл.1. Таблиця 2 № Показники За яким стандартом або методикою визначали Міцність під ударом (копер У2, ДСТУ 4219:2003 індентор Ø 16 мм), Дж Адгезія до сталі за методом 2 ДСТУ 4219:2003 відриву грибків, МПа Адгезія сталі після 90 діб 3 витримування у середовищі* за ДСТУ 4219:2003 методом відриву грибків, МПа D.Loveday, P. Peterson, В. Rodgers. Evaluation of Organic Опір переносу заряду Coatings with Electrochemical сталевого зразка з епоксидним Impedance Spectroscopy. Part 2: покриттям з наскрізним 4 Application of EIS to Coatings // дефектом (отвір Ø 1 мм) після JCT 120 годин витримування в Coatings Tech. - October, 2004. 2 середовищі*, кОм·см P.8893. Радіус відшарування 5 покриття при катодній ДСТУ 4219:2003 поляризації, не більше, мм 1 20 Приклади композицій Прототип 2 3 4 5 6 5 5 7,5 7,5 7,0 7,0 6,4 6,6 6,0 4,0 88 110 95 60 4 2 3 6 * Середовище - синтетичний слабокислий дощ наступного складу: 3,18 мг/л H2SO4+4,62 мг/л (NH4)2SO4+3,20 мг/л Na2SO4+1,58 мг/л HNO3+2,13 мг/л NaNO3+8,48 мг/л NaCl, pH=4,5. Запропонована ґрунтувальна композиція проста у виготовленні та її виробництво може бути налагоджене на будь-якому лакофарбовому заводі. 2 UA 78503 U 5 10 На креслеені зображені електронна мікрофотографія частинок цинку фосфату (фіг.1), отриманих у водно-метанольній суміші за присутності бутилметакрилату та їх розподіл за розмірами (фіг.2). Джерела інформації: 1. Патент Российской Федерации № 2187524, кл. C09D5/12, C09D163/02. Состав грунтовочного покрытия для защиты металлоконструкций от коррозии. Иванов В.В., Емельянов Ю.В., Шаболдин В.П. Опубликовано 20.08.2002. 2. Burkill J.A., Mayne J.E.O. The Limitation of Zinc Phosphate as An Inhibitive Pigment // Journal of the Oil and Colour Chemists' Association.-1988. - V.71, N9. - P. 273-285. 3. Hans G. Volz et al. "Pigments, Inorganic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2006. doi: 10.1002/14356007.a20_243.pub2. 4. Hernandez L.S… Del Amo B. and Romagnoli R. Accelerated and EIS Tests for Anticorrosive Paints Pigmented with Ecological Pigments // Ant і-Corrosion Methods and Materials.-19^9. - V.46, N3. - P. 198-204. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття, що включає епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, твердник поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач тальк, оксид хрому (III), антикорозійний пігмент та органічний розчинник, яка відрізняється тим, що як антикорозійний пігмент містить нанорозмірний фосфат цинку, поверхнево модифікований бутилметакрилатом, за такого співвідношення компонентів (в мас. частин): епоксидна діанова смола ЕД-20 10 каучук СКН-26-1А 2,5 поліетиленполіамін 2 тальк 9 оксид хрому(III) 4 нанорозмірний фосфат цинку, 8 модифікований бутилметакрилатом розчинник 28. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3