Антикоррозионная система лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий (ЛКП) со способностью к самовосстановлению и может быть использовано для защиты стальных малогабаритных изделий и конструкций от коррозии в атмосферных условиях.

Антикоррозионные системы ЛКП давно зарекомендовали себя как один из главных способов защиты металлических конструкций от коррозии (пат. RU №2562280, RU №2358998). В основе антикоррозионной системы ЛКП заложен принцип функциональности каждого слоя - грунтовочный слой выполняет функцию антикоррозионной защиты и обеспечивает адгезию с последующим слоем; эмалевый слой обеспечивает атмосферостойкость, декоративность и дополнительную защиту изделия от внешних воздействий.

Для окраски стальных малогабаритных изделий и конструкций в серийном промышленном производстве используют лакокрасочные материалы (ЛКМ), наносимые методом электроосаждения (пат. RU №2028342, RU №2495070, RU №2486220, RU №2638373 (прототип)). Такие однослойные грунтовочные ЛКП с высокими антикоррозионными свойствами наносят на изделия любой конфигурации. Для придания системе ЛКП дополнительных свойств, например, атмосферостойкости, на ЛКП, получаемое методом электроосаждения, наносят эмалевый слой, для которого используют различные ЛКМ. Однако такие системы покрытий имеют недостаток - они не обладают способностью к самовосстановлению свойств при внешних повреждениях (царапинах, трещинах).

ЛКП на основе полиуретанов обладают ценным комплексом свойств: коррозионная стойкость, высокие физико-механические свойства, атмосферостойкость (пат. RU №2489451, RU №2481367, RU №2435813, RU №2212424). Из литературы [Галкина Ю.В. Самовосстанавливающиеся покрытия // Лакокрасочные материалы и их применение. 2016. №9. с. 28-29] известно о создании полиуретановых лаков, обладающих эффектом самовосстановления. Инновационным подходом к повышению стойкости ЛКП к царапанью является использование новых высокотехнологичных полиуретанов, обладающих способностью к самозалечиванию механических повреждений покрытий за счет встроенных в структуру молекулы определенных эластичных сегментов.

Применение таких полимеров даст возможность снизить затраты за счет увеличения срока службы изделий, а также избежать затрат, возникающих при повреждении покрытия в процессе эксплуатации [В. Фишер, Т. Климмаш, X. Кучевски, М. Мехтель, М. Мельхиоре, Н. Юва, Э. Техада, М. Альмато, Б. Вега, М.Н. Буланов. Новое поколение самозалечивающихся 2К полиуретановых материалов // Лакокрасочная промышленность. 2011. №9. С. 40-45].

Однако в информационных источниках отсутствуют сведения о создании систем ЛКП, обладающих одновременно антикоррозионными свойствами и способностью к самовосстановлению, наносимых по традиционной схеме грунтовка-эмаль.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание системы ЛКП, которая обеспечит высокую антикоррозионную защиту с одновременной способностью верхнего эмалевого слоя к самовосстановлению от незначительных механических повреждений (трещин, царапин и т.п.), получаемых в процессе эксплуатации.

Техническое решение достигается путем создания антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению, состоящей из грунтовочного слоя цинксодержащего ЛКМ, наносимой методом катодного электроосаждения по пат. RU 2638373 (прототип), и наносимого методом пневматического распыления верхнего эмалевого слоя на основе полиуретановых пленкообразователей, способных к самовосстановлению. Грунтовочное цинкосодержащее покрытие обладает высокими антикоррозионными свойствами и водостойкостью. Самовосстанавливающийся верхний эмалевый слой на основе полиуретановых пленкообразователей состоит из: пленкообразователя SYNTHOESTER ТН 2325 (фирмы Synthopol Chemie (Германия)), представляющего собой раствор полиэфирной смолы в бутилацетате с содержанием гидроксильных групп - 6,7%; отвердителя ATTONATE AL 3600 (фирмы ГК "Аттика" (Россия)), представляющего собой алифатический изоцианат с содержанием изоцианатных групп 23,0-24,0%; диоксида титана (ГОСТ 9808-84); пигмента фталоцианинового зеленого и органического растворителя Р-189 при следующем содержании компонентов, указанном в Таблице 1:

Для получения самовосстанавливающегося верхнего эмалевого слоя антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий компоненты диспергируются на аттриторе со стеклянными мелющими телами (бисер - диаметром 2,5 мм) при частоте вращения ротора 500 об/мин до степени перетира 10-15 мкм по ГОСТ 31973-2013.

В Таблице 2 представлены примеры составов компонентов верхнего эмалевого слоя антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению, а в Таблице 3 представлены свойства покрытий, полученных на стальных подложках - пластинках из стали 08КП (ГОСТ 1050-88) из состава с различным соотношением компонентов при указанных выше условиях.

Из таблицы 3 видно, что покрытия с наилучшими и оптимальными свойствами (адгезия, прочность и твердость) формируются при содержании компонентов верхнего эмалевого слоя антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению в составах 3, 4 и 5.

Антикоррозионную систему лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению получают на стальной подложке (изделии), поверхность которой предварительно подготавливается в соответствии с одной из схем №4-7 таблицы №3 ГОСТ 9.402-2004 по следующей схеме:

1. Наносят грунтовочный слой методом катодного электроосаждения из композиции, описанной в пат. RU №2638373.

2. Наносят верхний эмалевый слой из композиций, представленных в таблице 1 (образцы №3-5) и доведенных до вязкости по ВЗ-246 (сопло 4 мм) (ГОСТ 8420-74) методом пневматического распыления в два слоя «мокрый по мокрому» с последующим отверждением при 80°С в течении 20 минут.

Полученная система лакокрасочных покрытий имеет общую толщину 50-60 мкм.

Эффект самовосстановления блеска покрытия проводят при помощи губки ScotchBrite по следующей методике: наносят дефекты в виде 30 и 60 двойных протиров (вверх-вниз) и фиксируют блеск на каждом этапе исследования с помощью блескомера micro-gloss фирмы BYK-Gardner в соответствии с ГОСТ 31975-2013 под углом 20° и 60°.

Свойства полученной антикоррозионной системы лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению приведены в таблицах 4 и 5.

Из таблицы 4 и 5 видно, что предлагаемая антикоррозионная система лакокрасочных покрытий со способностью к самовосстановлению обладает высокими антикоррозионными свойствами и способна к самовосстановлению.