Емаль

Емаль, що включає пдроксилвмісний компонент, полмзоціанатний отверджувач, пігменти, розчинник і каталізатор, яка відрізняється тим, що як пдроксилвмісний компонент вона містить епоксиефір на основі епоксидної смоли, модифікованої ненасиченими жирними кислотами олій або талового масла, як полизоціанатний отверджувач преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олі єю (або ненасиченими жирними кислотами) та дмзоціанату, як розчинник - ароматичні вуглеводні або їх суміш з уайт-спіритом в співвідношенні від 4 1 до 2 1, а також додатково містить інгібітор корозії при таких співвідношеннях компонентів, мас % епоксиефір на основі епоксидної смоли, модифікованої ненасиченими жирними кислотами олій або талового масла 6-13 преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або ненасиченими жирними кислотами) та дмзоціанату 24-39 пігменти 5-13 інгібітор корозії 1-5 ароматичні вуглеводні або їх суміш з уайт-спіритом 36-60 каталізатор 0,1-1,0 Винахід відноситься до полімерних лакофарбових матеріалів, а саме до ХІМІЧНО - водостійких та антистатичних емалей, які призначаються для покриття металевих та залізобетонних поверхонь з метою захисту від дії агресивного середовища в нафтопереробній, нафтодобувній, ХІМІЧНІЙ промисловості та інших галузях народного господарства, наприклад, для захисту внутрішніх поверхонь нафторезервуарів із наданням покриттю додатково антистатичних властивостей, для захисту вантажних залізничних вагонів та інше Відома лакова композиція для захисту металевої тари, яка містить епоксидну смолу 33,15-36,45%, бутанолізовану фенолформальдепдну смолу 8,28-10,10%, ортофосфорну кислоту одержати покриття, яке має високу еластичність, адгезію та СТІЙКІСТЬ ДО ДІЇ органічних розчинників Загальними ознаками відомої та даної емалей є наявність в їх складі епоксидної смоли, полмзоціанатного отверджувача, розчинника та каталізатора Недоліком відомої емалі є необхідність отвердіння покриття при 190-210°С, що не дозволяє використовувати и для фарбування великогабаритних виробів, де неможливо застосовувати гарячу сушку покриття Крім того, у ВІДОМІЙ композиції відсутні характеристики и протикорозійних властивостей Найбільш близькою по технічній суті до пропонованої є відома поліуретанова емаль, що включає полизоціанат - поліядерний продукт полімеризації дифенілметандмзоціанату 24,6-29,7 %, аліфатичну діепоксидну смолу 11,0-13,3%, простий трифункцюнальний поліефір полюксипропілентріол, пігмент (вуглецеву сажу) 5,6-16,8 % та органічний розчинник (див, наприклад, а с СРСР №1728275 МПК 5 C09D171/02 // (C09D171/02, 167 00), заявл 05 02 1990 р , опубл 23 04 1992 р , Бюл № 15) Вказана емаль відноситься до анти 0,12-0,32%, олігоуретантриїзоціанат або ОЛІГО-ДІ єнуретанізоціанат 1,35-3,0%, ділауринатдібутилолово 0,02-0,03 %, полюрганоалюмосилоксанову смолу 0,84-1,00%, органічний розчинник - інше Розчинник являє собою суміш ксилолу 25 %, ізопропилового спирту 15 %, гасу - 60 % (див наприклад, а с СРСР № 502924, МПК 5 C09D3/58, C08G45/12, заявл 01 06 1973 р , опубл 15 02 1976 р , Бюл № 6) Така лакова композиція дозволяє 42221 статичних захисних поліуретанових емалей, що мають знижений питомий об'ємний електричний опір і високу СТІЙКІСТЬ до статичної дії дистильованої, морської води, бензину та нафтопродуктів Загальними ознаками відомої та даної емалей є наявність пдроксилвмісного компонента, полмзоціанатного отверджувача, пігментів, розчинника і каталізатора До недоліків відомої поліуретанової емалі по прототипу потрібно віднести необхідність м отверджування при температурі 100°С, що утруднює и застосування для фарбування поверхонь, наприклад, резервуарів для зберігання нафтопродуктів, а також необхідність застосування розчинників невуглеводневого складу, які є більш токсичними і дорогими, вибухо- та пожежонебезпечними Крім того, така емаль не здатна твердіти при низьких температурах, що не дозволяє наносити покриття в атмосферних умовах у весняно-осінній період Наявність у складі такої емалі пдроксилвмісного поліефіру з великою КІЛЬКІСТЮ відносно полярних простих ефірних груп додає покриттю на основі композиції підвищену гідрофільність, що в процесі експлуатації збільшує вологовбирання покриття та знижує його бар'єрний ефект, що, в свою чергу, негативно впливає на захисні властивості покриття В основу винаходу поставлена задача удосконалення емалі, в якій, за рахунок якісного та КІЛЬКІСНОГО вмісту компонентів емалі, забезпечується досягнення розчинності емалі у вуглеводневих розчинниках - ароматичних вуглеводнях або їх суміші з уайт-спіритом і здатності тверднути при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище, яка має високу життєздатність, що розширює строки і умови фарбування, а також досягається підвищення фізико-механічних та захисних властивостей покриттів, у тому числі низький питомий об'ємний електричний опір (при використанні сажі як пігменту), що призводить до СТІЙКОСТІ покриття, його еластичності і адгезії до поверхні, яка експлуатується в широкому інтервалі температур (від -40°С до +75°С), зменшення вибухо-, пожежонебезпечності емалі як при м виробництві, так і при фарбувальних роботах, і зниження забруднення атмосфери за рахунок зменшення леткості речовин та їх токсичності Поставлена задача досягається тим, що в емалі, що включає пдроксилвмісний компонент, полизоціанатний отверджувач, пігменти, розчинник та каталізатор, згідно з винаходом, як пдроксилвмісний компонент вона містить епоксіефір на основі епоксидної смоли, модифікованої ненасиченими жирними кислотами олій або талового масла, як полизоціанатний отверджувач - преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або ненасиченими жирними кислотами) та дмзоціанату, як розчинник - ароматичні вуглеводні або їх суміш з уайт-спіритом у співвідношенні від 4 1 до 2 1, а також додатково містить інгібітор корозії при таких співвідношеннях компонентів, мас % епоксіефір на основі епоксидної смоли, модифікованої ненасиченими жирними кислотами олій або талового масла 6-13, преполімер з кінцевими ізоціанат24-39, ними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або ненасиченими жирними кислотами) та дмзоціанату пігменти 5-13, інгібітор корозії 1-5, ароматичні вуглеводні або їх суміш з уайт-спіритом 36-60, каталізатор 0,1-1,0 Внаслідок використання винаходу, забезпечується одержання технічного результату, який полягає в досягненні розчинності емалі у вуглеводневих розчинниках - ароматичних вуглеводнях або їх суміші з уайт-спіритом і здатності тверднути при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище, яка має високу життєздатність та утворює покриття з високими фізико-механічними та захисними властивостями, утому числі низьким питомим об'ємним електричним опором (при використанні сажі як пігменту) Між суттєвими ознаками винаходу, та технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-слідчий зв'язок Використання у складі емалі епоксіефіру, модифікованого жирними кислотами, як пдроксилвмісного компонента, дозволяє підвищити адгезію та захисні властивості покриття (СТІЙКІСТЬ ДО ВОДИ та розчину солей, лугів та кислот), надає йому властивість розчинятися у розчинниках вуглеводневого типу та необмежено суміщатися з ізоціанатвмісним преполімером В епоксіефірі полегшується диспергування пігментів, що входять до складу емалі, і надають їй захисні властивості та низький питомий об'ємний електричний опір при використанні сажі як пігменту Присутність у складі емалі ізоціанатного отверджувача на основі модифікованого рослинною олією або жирними кислотами олігоефірута дмзоціанату дозволяє розчинятись йому у вуглеводневих розчинниках, необмежене суміщатися з суспензією пігментів у епоксіефірі, та стверджувати останній в присутності каталізаторів уретаноутворення з одержанням високоякісного захисного покриття, яке стійке до широкої гами органічних розчинників (нафти, бензину, дизельного палива, ароматичних розчинників, складних ефірів типу бутилацетату), води, розчину солей, лугів, кислот (у тому числі, сірчаної) та інш Таким чином, досягається в двопакувальній системі емалі розчинність м алкідної та уретанових частин у вуглеводневих розчинниках - ароматичних вуглеводнях або їх суміші з уайт-спіритом, і здатність емалі тверднути при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище Наявність у складі емалі 5-10% пігменту підвищує бар'єрний ефект, що надає покриттю необхідні захисні властивості, у тому числі, при використанні сажі як пігменту, підвищується електропровідність покриття, що сприяє відведенню статичної електрики, яке може накопичуватись на внутрішніх поверхнях резервуарів Заявлену емаль одержують відомим способом, змішуючи та диспергуючи компоненти на типовому обладнанні, що застосовується у лакофарбовому виробництві Приклад одержання емалі Пропонована емаль є двопакувальною системою і складається 42221 із основи суспензії пігментів (наповнювачів), інгібітору корозії та розчину каталізатора уретаноутворення в епоксіефірі Іншою складовою частиною емалі є полмзоціанатний отверджувач - преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або ненасиченими жирними кислотами) та дмзоціанату (наприклад, толуїлендмзоціанату, гексаметилендмзоціанату, ізофорондизоціанату та інш) у вигляді 60-70 % розчину в розчинниках ароматичного типу (наприклад, толуола, сольвенту, ксилола) або їх суміші з уайт-спіритом у співвідношенні від 4 1 до 2 1 Перед застосуванням обидві складові частини змішуються, доводяться до робочої в'язкості та наносяться на поверхні, що підлягають фарбуванню за допомогою пензля, валика, повітряним або безповітряним розпиленням Як пігменти використовують ХІМІЧНО СТІЙКІ пігменти або їх суміші, а саме диоксид титану, оксид хрому, оксид заліза, органічні пігменти групи фталоціанінових або азопігментів, а для антистатичних покриттів - технічний вуглець (сажу) Або як пігменти використовують наповнювачі тальк, барит, а як антикорозійний пігмент - хромат цинку, кальцію, фосфати цинку, хрому та ІНШІ Каталізаторами уретаноутворення використовуються октоат або дибутилділаурат олова, сикативи на основі свинцю, марганцю, кобальту або їх суміші, а також третичні аміни в залежності від типу дизоціанату, що використовувався при синтезі полизоціанатного отверджувача преполімеру Приклади складу емалі, що заявляється, приведені втабл 1 Епоксіефір готується відомим способом Епоксидна смола нагрівається з жирними кислотами олій або талового масла у співвідношенні на 1 г-мол епоксидного олігомеру - 1,5-2 г-мол жирної кислоти, суміш нагрівається при температурі 150-220°С до кислотного числа не вище 4 мг КОН/г (див, наприклад М Ф Сорокин, К А Лялюшко Практикум по химии и технологии пленкообразующих веществ Учебник Химия - М , 1971 С 72) Ізоціанатний преполімер готується відомим способом (див патент України № 20437А на винахід, заявл 02 06 1997 р, опубл 27 02 1998 р, Бюл № 1) змішування розчину пдроксилвмісного поліефіру з дмзоціанатом, при цьому на 1 гідроксильну групу молекули поліефіру додається 1 г-мол дмзоціанату Суміш видержується спочатку при температурі 25-45°С протягом 4-8 годин до приєднання основної маси дизоціанату до поліефіру, а потім нагрівається до 90-100°С для остаточного приєднання залишку вільного дмзоціанату до поліефіру та розпаду карбамшової кислоти або и ангідриду - продукту приєднання води або карбонових кислот до ізоціанатних груп Продукт розводиться розчинником до необхідної в'язкості та вмісту нелетких речовин, і охолоджується до кімнатної температури Гідроксилвмісний поліефір готується у дві стадії На першій стадії проводиться алкоголіз рослинної олм сумішшю трьох або чотирьохатомного спирту з гліколем (етилен, пропілен, неопентіл або діетиленгліколями), закінчення алкоголізу контролюється по досягненні розчинності проби в етиловому спирті-ректифікаті у співвідношенні 110 На другій стадії до реакційної маси при температурі 180-200°С додається дікарбонові кислоти, ангідриди або їх суміш, реакційна маса нагрівається при температурі 180-200°С до досягнення кислотного числа 2-4 КОН/г Як дікарбонові кислоти використовуються адипінова, себацинова кислота або їх суміш з фталевим ангідридом, а також відходи виробництва адипінової кислоти, до складу яких, крім адипінової кислоти, входять янтарна, малонова, глутаровата ІНШІ КИСЛОТИ Суспензія пігментів (наповнювачів) та інпбітора корозії в розчині епоксіефіру готується диспергуванням у бісерному або кульовому млині до ступеню дисперсності 40 мкм по "клину" Співвідношення пігмент основа епоксіефіру інгібітор корозії розчинник знаходяться у співвідношенні від 1 1 0,5 2,5 до 1 1,5 1 3 в залежності від конкретної рецептури У готову суспензію пігментів в епоксіефірі вводять каталізатор уретаноутворення третичні аміни, сполуки олова, цинку, свинцю, кобальту, марганцю або їх суміші КІЛЬКІСТЬ каталізатора, в залежності від типу, становить від 0,1 до 1 % по відношенню до готової емалі Одержану емаль наносять на заздалегідь підготовлену металеву або залізобетонну поверхню за допомогою пензля, валика, повітряним та безповітряним розпиленням Товщина та КІЛЬКІСТЬ шарів покриття залежить від технічних вимог та умов експлуатації даного об'єкту Ствердження (висихання) емалі відбувається протягом 16-24 години в природних умовах Покриття здатне стверджуватися при товщині від 40 до 500 мкм протягом вказаного вище часу в залежності від температури навколишнього середовища Характеристика покриття - плівка ВІДПОВІДНОГО кольору, глянцева або напівглянцева з високою адгезією, МІЦНІСТЮ при ударі, еластичністю при згинанні, СТІЙКІСТЮ до дії нафти та розчинників, водного розчину солей, лугів та кислот В табл 2 наведені властивості покриттів на основі емалі, що пропонується Як видно з таблиці, зразки покриттів емалі, що заявляється, переважають прототип по більшості показників Переваги пропонованого складу емалі реалізуються тільки при заявлених співвідношеннях компонентів В протилежному випадку погіршуються технічні властивості емалі та покриттів на м основі Так, наприклад, збільшення КІЛЬКОСТІ епоксіефіру приводить до збільшення КІЛЬКОСТІ гідроксильних груп, що містяться в ньому, по відношенню до ізоціанатних груп преполімеру, внаслідок чого зменшується частота зшивки епоксіефіру ІЗОЦІанатним преполімером, що спричиняє погіршення ВОДОСТІЙКОСТІ покриття та його СТІЙКОСТІ ДО ДІЇ вуг леводневих розчинників, в першу чергу, розчинників ароматичного типу Навпаки, зменшення КІЛЬКОСТІ епоксіефіру, при незмінній КІЛЬКОСТІ пігменту (наприклад, сажі) в емалі, приводить до погіршення диспергування пігментів (сажі) в епоксі-ефірі та стабільності суспензії сажі та інгібітору корозії при зберіганні Якщо разом із зменшенням вмісту епоксіефіру зменшується і КІЛЬКІСТЬ пігментів (сажі) (зберігається раніше існуюче співвідношення епоксіефір і сажа), то це приводить до збільшення питомого об'ємного електричного опору та погіршення антистатичних властивостей покриття Аналогічні наслідки мають місце при ЗМІНІ вмісту в емалі 42221 ізоціанатного преполімеру Зменшення вмісту ізоціанатного преполімеру приводить до неповного ствердження епоксіефіру та погіршення СТІЙКОСТІ покриття до дії води та розчинників ароматичного типу, а збільшення його вмісту - до зменшення КІЛЬКОСТІ пігменту (наприклад, сажі) і погіршення адгезії Збільшення вмісту каталізаторів уретаноутворення приводить до зниження життєздатності композиції та різкому погіршенню адгезії, а зменшення вмісту -до сповільнення висихання та погіршення СТІЙКОСТІ до дії води та нафтопродуктів внаслідок неповного проходження реакцій плівкоутворення Дана межа вмісту розчинника забезпечує потрібну в'язкість та вміст нелетких речовин в емалі, що дозволяє наносити її на поверхню методом повітряного та безповітряного розпилення, пензлем або валиком без додаткового розведення розчинником Пропонована емаль здатна стверджуватись як при кімнатній температурі, так і при низьких температурах (до -10°С), що дозволяє збільшити строки проведення фарбувальних робіт у природних умовах Використання відносно малолетючих розчинників (сольвенту, ксилолу, або їх суміші з уайт-спіритом) зменшує небезпечність фарбувальних робіт всередині резервуарів Покриття Емаллю, що містить сажу, має відносно низький питомий об'ємний електричний опір, що дозволяє відводити статичну напругу, яка накопичується на внутрішніх поверхнях резервуарів при перекачуванні нафтопродуктів Крім того, покриття має високу адгезію, еластичність, МІЦНІСТЬ при ударі та СТІЙКІСТЬ до дії нафтопродуктів, розчинників, води, розчинних солей, лугів та кислот 42221 Таблиця 1 Склад емалі Компоненти Епоксиефір Поліуретановий преполімер Дюксид титану Оксид хрому Тальк Сажа Інгібітор корозії Каталізатор Розчинник Всього 1 10,0 2 15 3 8,0 Приклади складу емалі, мас % 4 5 6* 7* 8* 9* 13,0 8,0 12,0 10,0 8,5 10,0 10 10,0 11* 7,5 12 9,0 35,0 30,0 32,0 32,5 35,0 38,5 36,0 28,0 33,0 37,0 32,0 35,0 15,0 16,0 15,0 17,0 10,0 10,0 12,0 5,0 5,0 5,0 7,5 5,0 5,0 5,0 3,0 5,0 5,6 4,5 13,0 7,0 8,0 10,0 0,4 10,0 0,5 2,5 2,0 1,0 3,0 5,0 2,0 4,0 5,0 2,5 2,5 2,0 2,8 0,5 0,2 0,3 0,4 0,2 1,0 0,2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,2 27,0 26,8 35,7 26,6 38,2 39,0 41,8 42,0 42,0 36,0 41,5 35,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Примітка *Антистатичні емалі Таблиця 2 Властивості покриттів емалі Показники Час висихання до ступеню 3, при температурі 18°-22°С, год Твердість плівки по МА-3, ум од Адгезія за методом ґратчастих надрізів, бали Еластичність при згинанні по ШГ-1, мм МІЦНІСТЬ ПЛІВКИ при ударі поУ 1А, см Питомий об'ємний електричний опір (Rv), Ом м Властивості покриттів емалі по прикладам зтабл 1 3 4 5 6* 8* 9* 10 11* т 1 2 12 18 24 16 18 18 18 18 18 18 18 16 16 0,4 0,3 0,45 0,35 0,4 0,35 0,4 0,37 0,35 0,35 0,45 0,4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 5,2 103 2,5 107 3,5 105 4,5 104 9,8 107 СТІЙКІСТЬ ДО статичної дії рі дини при 20°±2°С, діб, не менше дистильованої води 3% розчину хлориду натрію 5% розчину хлориду натрію насиченого розчину хлориду натрію 10% розчину сірчаної кислоти 10% розчину гідроксиду натрію бензину нафти дизельного палива Примітка *Антистатичні покриття 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 42221 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22