Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НАРУЖНОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к области антикоррозионной защиты стальных изделий, работающих в среде влаги, атмосферного кислорода и активных сред грунта как в условиях подземной эксплуатации, так и в трассовых условиях, а именно к композициям для наружного защитного покрытия (далее защитная композиция), наносимым механизированным способом на предварительно обработанную грунтовочным составом металлическую поверхность и образующим после отверждения прочное покрытие.

К наружным защитным покрытиям стальных поверхностей от коррозии предъявляется целый комплекс требований, среди которых одним из основных является стойкость к катодному отслаиванию, определяемая площадью отслоения покрытия, которая не должна превышать 10 см² после выдержки покрытого изделия в 3% растворе хлорида натрия при потенциале поляризации 1,5 В при 60°C в течение 30 суток. К другим основным требованиям относятся реологические свойства и скорость отверждения защитной композиции, обеспечивающие возможность ее нанесения механизированным способом.

Известна композиция для наружного защитного покрытия, содержащая 2 компонента - полиуретановый предполимерный отвердитель и смесь жидких соединений с активными атомами водорода (полиоксиалкиленполиолы или полиоксиалкиленамины), удлинитель цепи, каменноугольную смолу и различные дорогостоящие функциональные добавки [пат. РФ 2072905, B05D 7/22, опуб. 10.02.1997].

Известна также двухкомпонентная композиция для наружного защитного покрытия, включающая компонент 1 - аддукт с активными атомами водорода, полученный взаимодействием эпоксидного олигомера или смеси эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,1-3,9 мг·экв./г, двух ароматических аминов с аминным числом 9,0-10,4 мг·экв./г и средней фракции каменноугольной или сланцевой смолы с вязкостью 18-25 сСт и основностью 1,3-1,5 мг·экв./г HCl при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:

Указанный аддукт отверждается компонентом 2 - изоцианатным отвердителем, взятым в количестве, достаточном для отверждения аддукта без катализатора и добавок [патент РФ №2225422, C09D 5/08, C09D 163/00, опубл. 10.03.2004].

Полученная защитная композиция обеспечивает высокий уровень защиты поверхности стальных труб и не содержит дорогих добавок (прототип).

Однако указанная защитная композиция разработана для изоляции и переизоляции труб в трассовых условиях, поскольку из-за наличия в ней каменноугольной или сланцевой смолы, совместимых с ее ингредиентами и удешевляющих композицию, но имеющих резкий неприятный фенольный запах и являющихся токсичными из-за наличия в них гидроксилсодержащих ароматических производных, бензпиренов и дибензантраценов, не может быть использована для обработки изделий в базовых условиях (цехах) без оснащения их мощными средствами защиты, что ограничивает область применения этой композиции. В настоящее время для повышения качества изделий изоляция и переизоляция элементов трубопроводов должна производится в базовых условиях при температуре помещения не ниже 10°С.

Другим недостатком композиции является усадка отвержденного защитного покрытия, приводящая к нестабильности свойств во времени, в том числе и повышению влагоемкости по мере старения материала.

Изобретение решает задачу разработки композиции для наружного защитного покрытия с пониженной токсичностью, имеющей реологические свойства, обеспечивающие ее нанесение машинным способом, и технологические и эксплуатационные характеристики, удовлетворяющие предъявляемым требованиям к защитным свойствам покрытий без увеличения стоимости производства. Снижение токсичности, в свою очередь, облегчает процесс нанесения защитной композиции, т.к. упрощает требования к оснащению помещений средствами защиты.

Сущность изобретения заключается в том, что композиция для наружного защитного покрытия стальных поверхностей от коррозии, содержащая аддукт с активными атомами водорода (компонент 1), отверждаемый изоцианатным отвердителем (компонент 2), включает следующие ингредиенты.

Компонент 1 - аддукт с активными атомами водорода, являющийся продуктом взаимодействия эпоксидной составляющей - смеси по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г и ароматического амина - диаминодиэтилтолуола, взаимодействующего с указанными эпоксидными олигомерами, и гомогенизированных в нем диалкилфталата, сланцевого битума и салициловой кислоты при следующем соотношении указанных ингредиентов, мас.%:

Компонент 2 - изоцианатный отвердитель с содержанием NCO групп 14-16% в количестве, обеспечивающем отверждение аддукта с активными атомами водорода.

Полученный аддукт с активными атомами водорода (компонент 1) реагирует с изоцианатным отвердителем (компонент 2) с образованием целевого защитного покрытия.

Отличительным признаком защитной композиции является качественный и количественный состав компонента 1: эпоксидная составляющая - смесь по меньшей мере двух эпоксидных олигомеров с эпоксидным числом смеси 3,47-4,7 мг·экв./г, в качестве которых могут быть использованы низковязкие полиглицидиловые эфиры, представленные в таблице 1, ароматический амин - диаминодиэтилтолуол, инертный пластификатор - диалкилфталат - диоктилфталат или являющийся предпочтительным его изомер ди(2-этилгексил)фталат, дополнительный пластификатор сланцевый битум, введенный для удешевления целевого наружного защитного покрытия и придания ему черного цвета и в указанных количествах не приводящий к негативным свойствам покрытия. Салициловая кислота в составе аддукта с активными атомами водорода регулирует скорость его образования и скорость отверждения наружного защитного покрытия.

Сочетание указанных ингредиентов аддукта с активными атомами водорода обеспечивает защитной композиции снижение токсичности при сохранении ее высоких технологических характеристик и защитных свойств отвержденного защитного покрытия даже при повышении содержания пластификатора до 45% (в прототипе максимальное содержание пластификатора составляет 31%).

Отверждение аддукта с активными атомами водорода осуществляют изоцианатными отвердителями «Фрайтур» или «Сурэл-МЛ», представляющими собой уретановый предполимер с 14-16% свободных изоцианатных групп.

Все ингредиенты защитной композиции являются промышленными и доступными продуктами.

Примеры получения компонента 1.

Пример 1. В реактор с рубашкой и мешалкой загружают 180 г полипропиленгликоль диглицидилового эфира марки CAS-21142-30-3, 45 г 3-глицерин полиглицидилового эфира марки EPORESIT АН-12 и 70 г диглицедилового эфира политетрагидрофурана марки EPORESIT АН-21, добавляют 255 г диаминодиэтилтолуола, 80 г сланцевого битума, 370 г ди(2-этилгексил)фталата, 10 г салициловой кислоты, смешивают до получения гомогенной массы и нагревают до 95°C, после чего выдерживают 24 часа при этой температуре.

Аналогично получают другие вариации компонента 1, представленные в таблице 2.

Готовый компонент 1 перемешивают с компонентом 2 - изоцианатным отвердителем с содержанием NCO групп 14-16% в объемном соотношении 1:08 для получения образцов для испытаний. (Объемное соотношение определяется конструкцией или настройкой распыляющего устройства.)

Для испытания используют очищенные и прогрунтованные пластины из стали ст-3 размером 100×100 мм. Смешение компонентов 1 и 2 и нанесение композиции на пластины толщиной 2,5-3 мм осуществляют с помощью установки с раздельной безвоздушной подачей компонентов. После выдержки пластин до полного отверждения проводят испытания покрытия на стойкость к катодному отслаиванию. Другие испытания покрытия проводили при нанесении его на полиэтиленовые подложки. Условия испытаний и их результаты представлены в таблице 3.

Как видно из приведенных данных, заявляемое наружное защитное покрытие обеспечивает высокий уровень защиты метала от действия коррозионных факторов.