Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття

Реферат: Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття включає епоксидну діанову смолу ЕД20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, отверджувач поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач, оксид хрому (III), протикорозійний пігмент цинку фосфат та органічний розчинник. Як мінеральний наповнювач містить модифікований кальційвмісний цеоліт. UA 99472 U (12) UA 99472 U UA 99472 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до вибору складу лакофарбових ґрунтувальних композицій для захисту від корозії металевих конструкцій і транспортних засобів, які працюють в умовах промислової атмосфери, зокрема слабокислих дощових опадів. Відомий аналог є склад ґрунтувального покриття для захисту металоконструкцій від корозії [1]. Даний склад містить епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, толуол, поліетилен-поліамінний твердник ПЕПА, оксид хрому (III), протикорозійний пігмент цинку фосфат і наповнювач - тальк. Ця композиція застосовується для захисту металоконструкцій та обладнання на залізничному транспорті. Відомий аналог є композиція, що 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. Відзначають [2, 3], що причиною низької протикорозійної ефективності цинку фосфату є недостатня розчинність у водних середовищах. Надто повільний гідроліз цинку фосфату проявляється в значному запізненні його захисної дії за контакту ґрунтувального покриття з корозивним середовищем [3]. Тому за циклічного зволоження захищеної лакофарбовим покриттям металічної конструкції цинк фосфатний пігмент менш ефективний, ніж за постійного контакту з водним середовищем. Спроби поліпшити протикорозійні властивості цинк фосфатовмісної ґрунтовки додаванням до її складу інших, більш розчинних неорганічних інгібіторів часто приводять до позитивного ефекту в початковий період, але в довшій перспективі спричинюють пухиріння та втрату адгезії покриття. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити склад відомої цинкфосфатвмісної ґрунтувальної композиції шляхом введення функціонального мінерального наповнювача, здатного виділяти іони кальцію в локальний об'єм корозивного середовища в околі дефекту лакофарбового покриття внаслідок реакції іонного обміну. При цьому на металі в районі дефекту покриття утворюватиметься стійкіша фосфатна плівка за рахунок осадження комплексних фосфатів кальцію та цинку. У літературі відома можливість поліпшення захисних властивостей цинк фосфатної плівки на металі введенням у склад водорозчинної фосфатувальної композиції солі кальцію [4]. Поставлена задача вирішується тим, що в ґрунтувальній композиції, яка містить епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, отверджувач - поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач, оксид хрому (III), протикорозійний пігмент та органічний розчинник, як мінеральний наповнювач вводять модифікований кальційвмісний цеоліт за наступного співвідношення компонентів (в мас. частин): епоксидна діанова смола ЕД-20 10 каучук СКН-26-1А 2,5 поліетиленполіамін 2 модифікований кальційвмісний 8 цеоліт оксид хрому 4 цинку фосфат 8 органічний розчинник 30. Цинкфосфатний пігмент після проникнення середовища до металевої основи крізь дефекти 2+ в епоксидному покритті повільно розчиняється та виділяє фосфат- та Zn іони. Водночас в околі дефекту лакофарбового шару відбувається вивільнення з цеолітного наповнювача іонів 2+ + + 2+ 2+ Са шляхом іонного обміну на іони середовища Na і Н . Виділені в розчин іони Zn , Са та 3РО4 взаємодіють між собою та осаджуються на металі в районі дефекту лакофарбового покриття з утворенням корозійностійкішої, ніж звичайна цинкфосфатна, захисної плівки, яка складається з фосфатних сполук з малими добутками розчинності [5, 6]. 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), оксид хрому (ГОСТ 29-12-79), цинку фосфат торгової марки Novinox PZ02, модифікований кальційвмісний цеоліт, органічний розчинник Р-5 (ГОСТ 7827-74). Функціональний мінеральний наповнювач одержували методом іонообмінної модифікації природного цеоліту Сокирницького родовища на Закарпатті у 0.36 М розчині СаСl2 за температури 70 °C і перемішуванні впродовж 60 хв. Після охолодження та відстоювання цеоліту рідину декантували. Модифікований кальцієм цеоліт промивали дистильованою водою до від'ємної проби на Сl по AgNO3. Згідно з даними мікрорентгеноспектрального аналізу, проведеного на скануючому електронному мікроскопі EVO-40XVP із системою мікроаналізу INCA Energy 350, вміст кальцію в модифікованому цеоліті становить 6,68 мас. %. Такий 1 UA 99472 U 2+ 5 10 15 функціональний цеолітний наповнювач здатний обмінювати іони Са на наявні в корозивному + + середовищі іони Na та Н . Приклад. Ґрунтувальну композицію одержували наступним чином. Насамперед готували розчин епоксидної смоли в органічному розчиннику, після цього вводили рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук та неорганічні додатки - оксид хрому, модифікований кальційвмісний цеоліт і цинку фосфат. Одержану суміш перемелювали у вібраційному кульовому млині. Надалі в'язкість композиції доводили до робочої додаванням розчинника. Поліетиленполіамін (отверджувач) вводили в приготовану суміш безпосередньо перед нанесенням на об'єкт захисту. На зразки зі сталі Ст3 (150×70×3 мм) аплікатором з шириною щілини 50 мкм наносили ґрунтувальну композицію в два шари та одержані покриття структурували впродовж 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 карбоксил нітрильний каучук Поліетиленполіамін Модифікований кальційвмісний цеоліт Оксид хрому Цинку фосфат Органічний розчинник 20 25 Приклади композицій, 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 8 8 8 8 8 4 4 4 4 4 6 7 8 9 10 26 28 30 32 34 З табл. 2 видно, що покриття на сталі, одержані на основі ґрунтувальної композиції запропонованих складів 2-4, мають кращі захисні властивості в корозивному середовищі, зростає їх опір переносу заряду, суттєво вища адгезія після тривалої дії агресивного середовища, а також є стійкішою 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 з прикладами табл. 1. 2 UA 99472 U Таблиця 2 № Показники Міцність під ударом (копер У2, індентор 0 16 мм), Дж Адгезія до сталі за методом 2 відриву грибків, МПа Адгезія сталі після 90 діб витримування у середовищі*, 3 за методом відриву грибків, МПа Опір переносу заряду сталевого зразка з епоксидним покриттям з наскрізним 4 дефектом (отвір 0 1 мм) після 168 годин витримування в 2 середовищі*, кОмсм 1 За яким стандартом або методикою визначали ДСТУ 4219:2003 Приклади композицій 2 3 4 Прототип 6,0 5,5 5 7,0 7,5 7,0 7,0 5,9 ДСТУ 4219:2003 5,0 6,3 5,8 3,9 85 105 95 55 4 2 3 6 ДСТУ 4219:2003 D.Loveday, P. Peterson, В. Rodgers. Evaluation of Organic Coatings with Electrochemical Impedance Spectroscopy. Part 2: Application of EIS to Coatings// JCT Coatings Tech. - October, 2004. - P. 88-93. Радіус відшарування покриття 5 при катодній поляризації, не ДСТУ 4219:2003 більше, мм 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 5 10 15 20 Корисна модель проста у виготовленні та її виробництво може бути налагоджене на будьякому лакофарбовому заводі. Джерело інформації: 1. Патент Российской Федерации № 2187524, МКИ 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. Patent US 5137567. МПК С04В 14/30. Corrosion inhibiting pigment. J.A. Vallvey, OX. Francia, M. Sole. Опубл. 11.08.1992. - 8 с. 4. Патент Российской Федерации № 2123067. МКИ С23С22/36. Раствор для фосфатирования стальных поверхностей. Евгеньева М.И.; Мякишева Е.А.; Скворцова Л.Б.; Набатова Е.А.; Мальцева Н.В.; Иконников И.В.; Бойцов Г.П.; Чумаевский О.В. - Опубл. 10.12.1998. 5. T.S.N. Sankara Narayanan. Surface Pretreatment by Phosphate Conversion Coatings. A Review. Reviews On Advanced Materials Science. - 2005. - V. 9. - P. 130-177. 6. Inhibition of steel and galvanised steel corrosion by zinc and calcium ions in the presence of phosphate// I.M. Zin, S.B. Lyon, V.I. Pokhmurskii and M.C. Simmonds// Corrosion Engineering, Science and Technology. - 2004. - Vol. 39, No. 2. - P. 167-173. 3 UA 99472 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Ґрунтувальна композиція для антикорозійного покриття, що включає епоксидну діанову смолу ЕД-20, рідкий бутадієновий карбоксилнітрильний каучук СКН-26-1А, отверджувач поліетиленполіамін, мінеральний наповнювач, оксид хрому (III), протикорозійний пігмент цинку фосфат та органічний розчинник, яка відрізняється тим, що як мінеральний наповнювач містить модифікований кальційвмісний цеоліт за наступного співвідношення компонентів (в мас. частин): епоксидна діанова смола ЕД-20 10 каучук СКН-26-1А 2,5 поліетиленполіамін 2 модифікований кальційвмісний 8 цеоліт оксид хрому 4 цинку фосфат 8 органічний розчинник 30. 10 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4