Результат интеллектуальной деятельности: Ингибированная грунтовка

Изобретение относится к ингибированным грунтовкам для лакокрасочных материалов и может быть использовано в лакокрасочной промышленности.

Загрязненность атмосферы, в которой эксплуатируются наземное оборудование, в частности, газопроводы разного типа, эстакады, в зависимости от климатических условий и наличия агрессивных газов вызывает необходимость надежной зашиты металлоконструкций.

Временная противокоррозионная защита необходима для обеспечения сохранности металлических изделий в процессе транспортировки, хранения, в межоперационный период или при проведении ремонтных работ.

Применение лакокрасочных покрытий является одним из самых распространенных методов защиты изделий от атмосферной коррозии.

Известен грунтовочный состав для защиты металлических поверхностей от коррозии. Указанный состав содержит, % масс.: 16-23 пленкообразователя; 38-40 смесевых пигментов; 2,0-3,0 органического комплексообразователя - танин и его производные; 1,0-2,0 неорганического наполнителя - тальк; 3,0-4,0 смесь спиртов типа С₂-С₄ и органический растворитель - остальное. Пленкообразователь представляет собой 12-15% масс. алкидного лака и дополнительно 4-8% масс. синтетического хлоркаучука. В качестве смесевых пигментов используют смесь оксида цинка, порошка цинка и слюдяного железа. Смесь спиртов содержит смесь этилового спирта, бутилового спирта и изобутилового спирта при их соотношении 1,0:1,0:1,4. Причем в качестве смесевых пигментов используют смесь оксида цинка, порошка цинка и слюдяного железа, в качестве комплексообразователя используют органический комплексообразователь (RU 2430130, 2009).

Известна антикоррозионная грунтовка, включающая, % масс.: алкидный пленкообразователь - алкидный лак 50,99-54,83, порошковый модификатор ржавчины лигниновый 7,8-8,6, пигмент - оксид цинка 7,8-8,2, сиккатив жирнокислотный, содержащий, % - марганец - 0,9-1,5 и свинец - 4,5-6,0 - 2,12-2,76, наполнитель микротальк - силикат магния 17,5-19,3, добавку для снижения поверхностного натяжения пленкообразователя - полиэтилсилоксановую жидкость 0,03-0,05, карбонат кальция 0,01- 0,025 и растворитель - уайт-спирит - остальное. При этом используют алкидный лак с добавлением порошкового модификатора ржавчины лигнинового (RU 2436820, 2011).

Недостатки известных составов заключаются в многокомпонентности, а также в недостаточно высокой антикоррозионной активности.

Известна грунтовочная композиция, предназначенная для применения на алюминиевых подложках, содержащая: (а) полиен; (b) политиол; (с) ингибитор, который ингибирует коррозию алюминиевой подложки, выбранный из хромсодержащих соединений, причем хромсодержащее соединение присутствует в количестве, по меньшей мере, 5% масс. хрома при расчете на массу твердого вещества грунтовочной композиции (RU 2473399, 2013). Недостаток известной грунтовочной композиции заключается в достаточно узкой области его применения и токсичности используемых соединений хрома.

Более близкой к изобретению является грунт-эмаль для защитного противокоррозионного эпоксидного покрытия. Указанная грунт-эмаль содержит, масс. ч.: эпоксидную смолу 100-110, органомодифицированный сепиолит 1-2, смесь органических растворителей 110-115, пластификатор 22-25, наполнитель 150-160, пигменты 27-35, ингибитор коррозии 2-4, аминный или феноламинный отвердитель 8-12. (RU 2613985, 2017).

Недостаток известной грунт-эмали заключается в сложном составе, необходимости использования в последнем компонентов зарубежного производства.

Техническая проблема изобретения заключается в создании новой ингибированной грунтовки, эффективной с экономической точки зрения, позволяющей расширить ассортимент отечественных продуктов и не уступающей по потребительским свойствам аналогам.

Указанная техническая проблема решается созданием ингибированной грунтовки, содержащей ингибирующую композицию для лакокрасочных материалов, включающую бензойную кислоту и октадециламин, взятые в эквимолекулярном соотношении, и грунтовку ПФ-0294 при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Достигаемый технический результат заключается в упрощении состава за счет использования в составе ингибированной грунтовки типовых номенклатурных составляющих.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Описываемая ингибированная грунтовка содержит ингибирующую композицию для лакокрасочных материалов, включающую бензойную кислоту и октадециламин, взятые в эквимолекулярном соотношении, и грунтовку ПФ-0294 при следующем соотношении компонентов, % масс.: ингибирующая композиция для лакокрасочных материалов - 2,0-4,0, грунтовка ПФ-0294 - остальное, до 100.

Описываемую ингибированную грунтовку получают следующим образом: ингибирующую композицию для лакокрасочных материалов, включающую бензойную кислоту и октадециламин, взятые в эквимолекулярном соотношении, вводят в грунтовку ПФ-0294 в виде концентрированного раствора в уайт-спирите или сольвенте. Для этого готовят раствор ингибирующей композиции в растворителе. Полученный раствор смешивают с грунтовкой при интенсивном перемешивании, взятой в расчетном соотношении. Рабочая концентрация ингибирующей композиции в грунтовке составляет 2,0 - 4,0% масс. Далее измеряют вязкость полученной ингибированной грунтовки по вискозиметру ВЗ-4 и при необходимости ее корректируют согласно ТУ указанной грунтовки применительно к различным способам ее нанесения на поверхность изделий (кистью, валиком, краскопультом).

При получении описываемой ингибированной грунтовки используют следующие компоненты:

- ингибирующая композиция для лакокрасочных материалов, представляющая собой бензойную кислоту и октадециламин, взятые в эквимолекулярном соотношении (в качестве исходного сырья в производстве данной ингибирующей композиции используют кислоту бензойную по ГОСТ 6413, октадециламин по ТУ 6-36-1044808-361);

- грунтовка ПФ-0294 по ТУ 2312-284-21743165-2002.

В таблице 1 представлены физико-химические показатели вышеуказанной ингибирующей композиции для лакокрасочных материалов.

Используемая в составе описываемой ингибированной грунтовки грунтовка ПФ-0294 широко применяется для цветных металлов, для антикоррозионной защиты поверхностей из углеродистых и освинцованных сталей, сплавов алюминия и других цветных металлов с последующим перекрытием алкидными, алкидно-уретановыми эмалями. Так, данную грунтовку используют, в частности, для покрытия баков, цистерн, емкостей из металла, вагонов и корпусов кораблей, трубопроводов, других металлоконструкций. Указанная грунтовка выпускается отечественной промышленностью (ТУ 2312-284-21743165-2002), является экологически безопасной, имеет выгодную стоимость, значительно сокращает расход других материалов. Рекомендуемые системы покрытия на основе этой грунтовки: грунт ПФ-0294 - 1 слой + эмаль АУ-1411 - 2 слоя с сохранением защитных свойств покрытия в условиях эксплуатации УХЛ-1 (эксплуатация в районах с умеренным и холодным климатом на открытом воздухе) в течение 5 лет, а также грунт ПФ-0294Э - 1 слой+эмаль ПФ-1315 - 2 слоя с сохранением защитных свойств покрытия в условиях эксплуатации УХЛ-1 в течение 7 лет.

Используемая в составе описываемой ингибированной грунтовке ингибирующая композиция для лакокрасочных материалов обладает достаточным защитным действием и не влияет на остальные технологические свойства грунтовки ПФ-0294.

Физико-химические показатели заявляемой ингибированной грунтовки (грунтовка ПФ-0294И) приведены в таблице 2.

Описываемая ингибированная грунтовка предназначена для антикоррозионной защиты изделий из углеродистых и освинцованных сталей, сплавов алюминия и других цветных металлов.

Ниже представлен пример, иллюстрирующий описываемое изобретение, но не ограничивающий его.

Пример.

Ингибированную грунтовку получают следующим образом. Предварительно синтезируют ингибирующую композицию, проводя реакцию между бензойной кислотой и октадециламином, взятых в количестве 31,00% масс. и 69,00% масс. соответственно. Полученный продукт растворяют в уайт-спирите в соотношении 2 масс. части ингибирующей композиции на 1 масс. часть уайт-спирита и при постоянном перемешивании вводят в грунтовку ПФ-0294. Далее измеряют вязкость полученной ингибированной грунтовки по вискозиметру ВЗ-4 и при необходимости ее корректируют согласно ТУ данной грунтовки применительно к различным способам ее нанесения на поверхность изделий (кистью, валиком, краскопультом).

Оценку защитных свойств и разрушения покрытий грунтовки ПФ-0294, содержащей различное количество используемой ингибирующей композиции проводят в соответствии с ГОСТ 9.407-2015.

Испытания проводят в камере WEISS SC/KWT объемом 500 л (камера КСТ) при непрерывном воздействии соляного тумана и температуре 35°С, в качестве рабочей среды используют раствор NaCl с концентрацией 5% масс.

Грунтовку наносят в один слой на предварительно зачищенные и обезжиренные плоские образцы размером 10×15 см. После полного отверждения (высыхания) покрытия, на одну из сторон наносят по диагонали крестообразный надрез до металла (шириной 0,5 мм), не доводя до края 20 мм. Образцы помещают в КСТ под углом (20±5) град. к вертикали и проводят испытания в течение заданного времени. Затем образцы извлекают из камеры и определяют величину распространения коррозии и повреждения ЛКП. После этого ЛКП удаляют и оценивают площадь и глубину коррозионных поражений под ним.

Испытания проводят на образцах с однослойным покрытием. Толщина покрытия алкидной грунтовки ПФ-0294 составляет 50-70 мкм.

Предварительные тесты показывают, что для адекватной оценки результатов коррозионных испытаний ЛКП требуется не менее 300 ч воздействия атмосферы соляного тумана. В этой связи образцы испытывают в течение 500 ч и после удаления покрытия ПФ-0294, содержащего или не содержащего ингибирующей композиции (ИК) проводят осмотр образцов. Во всех случаях первые коррозионные поражения появляются по линиям надрезов.

Исходное покрытие, не содержащее ИК, демонстрирует относительно неплохие защитные свойства, однако коррозия по окончании испытаний наблюдается не только по надрезам, но и на некоторых участках под покрытием. Введение в покрытие используемой ингибирующей композиции в количестве 2% масс. позволяет избежать коррозии под покрытием и замедляет ее распространение от линии надреза (менее 0,5 мм). Увеличение содержания используемой ингибирующей композиции в грунтовке ПФ-0294 до 4% масс. позволяет практически полностью подавить коррозию. Параллельно испытывают образцы с покрытием грунтовки ПФ-0294, содержащей 4% ИФХАН-29АЧ (известный ингибитор коррозии на основе жирных аминов и кислот). Указанные образцы иллюстрируют незначительный эффект.

Для оценки поведения покрытия заявленной ингибированной грунтовки в реальных условиях эксплуатации проводят натурные испытания.

При проведении натурных испытаний придерживаются условий экспонирования образцов, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации. В этой связи указанные испытания проводят на открытой площадке.

Объектом испытаний является однослойное ингибированное лакокрасочное покрытие на основе ингибированной грунтовки ПФ-0294И, содержащее используемую ингибирующую добавку в количестве 4% масс.

Для сравнения испытывают покрытия, выполненные грунтовкой ПФ-0294, не содержащие ингибирующей добавки (контрольные образцы).

При этом оценивают следующие показатели: толщину покрытия; адгезию покрытия; внешний вид покрытия; защитные свойства: растрескивание, отслаивание, выветривание, образование пузырей (вздутий), коррозию; эффективность ингибирующей добавки.

Оценку защитных свойств и разрушений покрытий проводят в соответствии с ГОСТ 9.407-2015.

Для проведения испытаний готовят металлические пластины размером 150×350 мм из стали марки Ст3 по ГОСТ 380-2005 толщиной 1-3 мм, проводят подготовку поверхности образцов по ГОСТ 9.402-2004 и наносят однослойное покрытие.

На шесть контрольных образцов наносят неингибированное лакокрасочное покрытие (ЛКП) - грунтовку ПФ-0294, причем на трех в последующем выполняют надрезы до металла в виде двух пересекающихся линий длиной не менее 30 мм.

На шесть других пластин наносят ингибированную грунтовку ПФ-0294И, причем на трех в последующем также выполняют надрезы.

Перед натурными испытаниями образцы с нанесенными лакокрасочными покрытиями выдерживают не менее 7 суток при температуре 25±10°С и относительной влажности воздуха не более 80%.

Определение толщины отвержденного покрытия проводят с помощью толщиномера покрытий Phynix PaintCheck (Германия), работающего на основе магнитно-индуктивного и вихретокового метода, имеющего разрешение 5 мкм и погрешность ±5 мкм +5% от результата.

Параметры покрытий образцов приведены в таблице 3.

Обобщенная оценка внешнего вида покрытий по комплексу изменения декоративных и защитных свойств дает следующие значения:

- контрольные, с надрезом - АД3, АЗ3;

- контрольные без надреза - АД2, АЗ2;

- ингибированные с надрезом - АД2, АЗ2;

- ингибированные без надреза - АД1; АЗ1.

Таким образом, введение используемой ингибирующей добавки в состав грунтовки ПФ-0294 повышает ее защитные свойства и обеспечивает практически полное подавление подпленочной коррозии стальных образцов в течение длительного промежутка времени, что проявляется наиболее отчетливо на образцах с искусственными дефектами (надрезами).

Из результатов вышеописанных испытаний ингибированной грунтовки ПФ-0294И, проведенных на открытой площадке и в лабораторных условиях, следует, что образцы ингибированного покрытия ПФ-0294И на протяжении всего периода испытаний не растрескиваются, не отслаиваются и обеспечивают практически полное подавление подпленочной коррозии стальных образцов в течение длительного промежутка времени. При этом следует учитывать тот факт, что проникновение воды через покрытие способствует продолжению протекания коррозии под пленкой, что представляет значительную опасность ввиду скрытного протекания процесса и трудности его идентификации.

Таким образом, образцы заявленной ингибированной грунтовки обеспечивают более высокий уровень адгезии по сравнению с неингибированным покрытием за счет снижения интенсивности коррозионных процессов (подпленочной коррозии).

Использование в описываемой ингибированной грунтовке компонентов, взятых в количествах, выходящих за рамки оговоренных значений, не приводит к желаемым результатам.

Таким образом, описываемое изобретение позволяет расширить ассортимент отечественных продуктов. Заявленная ингибированная грунтовка характеризуется несложным составом, простой технологией получения с использованием отечественного сырья, не уступает по потребительским свойствам аналогам. Указанная ингибированная грунтовка может быть эффективно использована, в частности, для противокоррозионной защиты стальных конструкций (опоры, эстакады и прочее) на период хранения на открытых площадках перед их монтажом, для противокоррозионной защиты металлоконструкций, в том числе сварных швов при проведении ремонтных работ, а также для защиты при ремонте поврежденных участков лакокрасочного покрытия или системы покрытий.