Результат интеллектуальной деятельности: ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к герметизирующим жидкостям (невысыхающим анаэробным герметикам), предназначенным для защиты от коррозии баков-аккумуляторов горячего водоснабжения энергетических предприятий и находящейся в них воды от насыщения кислородом воздуха.

При хранении деаэрированной воды в баках-аккумуляторах происходит насыщение ее кислородом воздуха. Высокая температура воды (95-98°С) и даже небольшое содержание в ней воздуха вызывают интенсивное коррозионное разрушение металлических трубопроводов и другого оборудования системы теплофикации. Одновременно ухудшается и качество воды вследствие загрязнения продуктами коррозии.

Для устранения указанных недостатков используют герметизирующие жидкости, которые создают на поверхности зеркала деаэрированной горячей воды плавающий слой, защищающий от насыщения воды кислородом воздуха, а на стенках бака-аккумулятора образуют сплошную пленку, защищающую металлическую поверхность от коррозии.

Известна герметизирующая жидкость для защиты деаэрированной воды и гидрофильных жидкостей от испарения, насыщения загрязнениями и защиты оборудования от коррозии, которая содержит высокомолекулярный полиизобутилен и церезин в количестве 1-3,5 и 0,3-0,6 мас.ч. на 100 мас.ч. нефтяного масла. Жидкость может дополнительно содержать полиэтилсилоксановую жидкость и/или полиуретановый каучук (RU №2109028, 1998). Данная жидкость обладает повышенной термической стабильностью, однако склонна образовывать стойкие водные эмульсии за счет содержания в составе полисилоксановой жидкости. Состав базовой основы, который включает нефтяное масло и полисилоксановую жидкость, не влияет на термическую стабильность высокомолекулярного полиизобутилена и не улучшает антикоррозионные свойства герметизирующей жидкости.

Одним из способов повышения термоокислительной стабильности и антикоррозионных свойств герметизирующих жидкостей является введение в их состав антиокислительных присадок и ингибиторов коррозии.

Наиболее близкой к изобретению является герметизирующая жидкость состава, % мас.: полиизобутилен высокомолекулярный 2,5-3,3, инден-кумароновая смола 0,8-1,1, антиоксидант - продукт конденсации формальдегида с орто-третбутил-паракрезолом 0,05-0,14, церезин - воск, продукт обезмасливания петролатумов от депарафинизации остаточных рафинатов нефтей 0,93-0,95, 4-метил-2,6-дитретичный бутилфенол 0,3-0,5, продукт модификации подсолнечного масла конденсатом диэтаноламина с борной кислотой 0,3-0,5 и индустриальное масло до 100 (RU №2163918, 2001).

Недостатком известной герметизирующей жидкости является ее пониженная термоокислительная стабильность и относительно невысокие антикоррозионные свойства. Таким образом, известная жидкость недостаточно эффективна.

Задачей изобретения является повышение эффективности герметизирующей жидкости.

Поставленная задача достигается описываемой герметизирующей жидкостью, содержащей, % мас., высокомолекулярный полиизобутилен с молекулярной массой 18-20⋅10⁴, жирные кислоты таллового масла, модифицированные производными хлорофилла, 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой, нейтрализованный раствором гидроокиси калия и нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С - 12-50 мм²/с, взятые при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении эксплуатационных свойств герметизирующей жидкости, в частности повышении термоокислительной стабильности и антикоррозионных показателей.

Ниже приведена характеристика используемых в описываемой герметизирующей жидкости компонентов:

- высокомолекулярный полиизобутилен с молекулярной массой 18-20⋅10⁴, например марка П-200 (ГОСТ 13303-86);

- ингибитор атмосферной коррозии ФМТ - продукт на основе жирных кислот таллового масла (ЖКТМ), модифицированных производными хлорофилла (ПХ) (RU №2256005, 2005, RU 97101732, 1997). Химический состав ЖКТМ (жирные кислоты таллового масла), % мас.: насыщенные жирные кислоты C₁₂-C₂₆ - 6-19; олеиновая кислота - 28-51; линолевая кислота - 37-64. Химический состав (ПХ), % мас.: хлорофиллины, феофитин, феофорбид, хлорин - 4.4-5,0; насыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты - 47,0-50,0; фитостерины, каратиноиды - 1,0-3,0; макро- и микроэлементы - 15,0-20,0; маннит - 5,0-6,0; микроцеллюлоза - 18,0-21,0; аминокислоты и белки - 1,0-2,0. Продукт имеет следующие показатели: внешний вид - однородная маслянистая жидкость; запах - близкий к запаху хвои; цвет - от темно-зеленого до темно-коричневого; массовая доля воды - следы; подлинность: характерные полосы поглощения производных хлорофилла в интервале, нм, - 400-430; 630-670;

- 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол - Агидол-1 (ГОСТ 10894-76) (бутилированный гидрокситолуол или ионол) - бесцветное кристаллическое вещество, наиболее распространенная антиокислительная присадка алкилфенольного (беззольного) типа. Выпускается по ТУ 38.5901237-90 с изм. 1,2. Температуры плавления 69,5-70, кристаллизации 69°С. Получают путем алкилирования фенола изобутиленом при температуре не выше 100°С и повышенном давлении. Затем при 80-100°С в метаноле проводят аминометилирование, после этого посредством гидрогенолиза происходит регенерация диметиламина и выделение 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола;

- продукт конденсации олеиновой кислоты с диэтаноламином и борной кислотой, нейтрализованный раствором гидроокиси калия - ингибитор коррозии ТЕЛАЗ-K. Синтез ингибитора коррозии ТЕЛАЗ-K осуществляют в две стадии. На первой стадии получают промежуточный продукт (ТУ 2461-003-42408198-00) путем нагрева реакционной смеси, состоящей из олеиновой кислоты, диэтаноламина и борной кислоты (при мольном соотношении, например, 2:3:1 соответственно) до 200-220°С с перемешиванием до прекращения выделения H₂O. Промежуточный продукт модифицируют путем введения гидроокиси калия в реакционную смесь при постоянном перемешивании в соотношении, например 5 г KOH на 100 г продукта, полученного на первой стадии при 160°С. Основные физико-химические показатели ингибитора коррозии ТЕЛАЗ-K: аминное число, мг НСl/г - не менее 40, содержание механических примесей, % мас., не более 0,15 и воды, % мас., не более 0,5;

- нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С - 12-50 мм²/с, например индустриальное масло (ГОСТ 20799-88).

Описываемую герметизирующую жидкость готовят по следующей технологии: резка и вальцевание полиизобутилена, набухание полиизобутилена в 1/3 объема индустриального масла с кинематической вязкостью при 50°С - 12-50 мм²/с при температуре 20±2°С в течение 12 ч, перемешивание до полного растворения полиизобутилена при температуре 100-110°С, введение оставшегося индустриального масла с получением состава с требуемой динамической вязкостью, охлаждение до температуры 60-70°С и введение вышеуказанных присадок при перемешивании в течение 1,5-2 ч в необходимой концентрации. При температуре 60-70°С производят фильтрование герметизирующей жидкости и слив готового продукта.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенным примером, не ограничивающим его использование.

Пример

Герметизирующую жидкость готовят по вышеприведенной технологии.

В таблице 1 приведены составы герметизирующей жидкости, содержащие компоненты в различных концентрациях.

Результаты сравнительных испытаний герметизирующей жидкости различных составов по термоокислительной стабильности и антикоррозионным свойствам представлены в таблице 2.

Оценку эффективности описываемой герметизирующей жидкости проводят в сравнении с вышеописанной известной.

Окисление защитных жидкостей проводят в стальных чашках на приборе Папок-Р при воздействии кислорода воздуха, температуры и каталитическом действии металла при температуре 140°С в течение 6 ч. Для оценки термоокислительной стабильности защитных жидкостей используют показатель «относительное изменение динамической вязкости» при температуре 90°С после окисления. Определение динамической вязкости проводят на ротационном вискозиметре в соответствии с ГОСТ 1929-87 при градиенте сдвига до 100 с^-1.

Относительное изменение динамической вязкости X_dv, %, после окисления рассчитывают по формуле:

- где η_d0 и η_d1 - расчетные значения динамической вязкости защитной жидкости до и после окисления при нулевом градиенте скорости сдвига, Па⋅с.

Используют стандартные лабораторные методы оценки защитных свойств (ГОСТ 9.054 -75), которые позволяют оценивать антикоррозионные свойства герметизирующих жидкостей в различных агрессивных средах, а именно:

- в морской воде (время испытаний 300 ч);

- в дистиллированной воде (время испытаний 300 ч);

- при воздействии сернистого ангидрида в концентрации 0,015% об. при температуре (40±2)°С и относительной влажности воздуха 95±2% в течение 24 ч (из которых 7 ч воздействие сернистого газа и 17 ч конденсация влаги на образцах).

Для испытаний применяют стальные пластинки Ст. 3 размерами (50,0×50,0×3,0)±0,2 мм. Подготовку поверхности под нанесение защитных жидкостей проводят по ГОСТ 9.054-75.

Защитную способность оценивают по изменению массы пластины за время испытаний.

Скорость коррозии рассчитывают по формуле:

где V_p - скорость коррозии пластинки, г/(м²⋅ч); Δm - средняя потеря массы пластинок, г; S - площадь поверхности пластинки, м²; Т - продолжительность испытания, ч.

Защитный эффект герметизирующей жидкости определяют относительно стальной пластинки без покрытия по формуле:

где Z - защитный эффект материала, %; V_po и V_p1 - скорости коррозии пластинок без защитного материала и с испытываемым материалом, г/(м²⋅ч).

Приведенные в таблицах данные обосновывают эффективность описываемой герметизирующей жидкости. Так, результаты испытаний показывают, что наиболее оптимальными составами герметизирующих жидкостей являются составы №2-5 (таблицы 1 и 2), которые обеспечивают высокие термоокислительную способность и антикоррозионные свойства. При более низких концентрациях используемых компонентов (состав 1) желаемый эффект не достигается. При увеличении концентраций компонентов выше заявляемых (пример 6) показатели термоокислительной стабильности и антикоррозионных свойств находятся на уровне показателей для герметизирующих жидкостей составов 2-5.

Таким образом, описываемая герметизирующая жидкость обладает высокими эксплуатационными свойствами, в частности высокими показателями термоокислительной стабильности и антикоррозионными свойствами. Так, применение указанной жидкости позволяет, например, увеличить срок ее эксплуатации в баках-аккумуляторах горячего водоснабжения с 4 лет до 5 лет при сохранении высокого качества воды.