Описание изобретения

Назначение изобретения

Изобретение относится к химической технологии и конкретно касается создания антикоррозионных полимерных барьерных покрытий на различных поверхностях, предназначенных для устройства износоустойчивых, тиксотропных покрытий, обладающих повышенной стойкостью к агрессивным средам и может быть использовано при защите конструктивных элементов из металла, бетона, трубопроводов, зданий и сооружений, металлических узлов и агрегатов в различных отраслях производства, при создании износоустойчивых антикоррозионных наливных полов, стойких к растворителям и нефтепродуктам, а также при декоративной отделке различных поверхностей.

Предшествующий уровень техники и предпосылки создания изобретения.

В настоящее время к покрытиям, предназначенных для защиты металла и изделий из него, таких как трубопроводы, различные металлические узлы и агрегаты, эксплуатирующихся в различных условиях, в том числе и при воздействии на них различных агрессивных сред предъявляются повышенные требования. Такие же повышенные требования предъявляются и к покрытиям, предназначенным для защиты бетона, при строительстве и отделки различных зданий и сооружений, в частности при устройстве наливных полов.

К таким повышенным требованиям относятся повышенная стойкость покрытий к атмосферным воздействиям различной климатической среды, стойкость к растворителям и нефтепродуктам, износостойкость покрытий, повышенные экологические требования и требования к технике безопасности, как при создании их, так и а в период их эксплуатации. Обеспечение покрытиям таких свойств позволяет повысить их долговечность, а следовательно и повышенную безопасность изделий и материалов, в которых используются такие защитные покрытия барьерного типа.

В первую очередь таким требованиям отвечают различные антикоррозионные износостойкие высоконаполненные покрытия, поэтому создание и выбор наполнителя для таких покрытий является по- прежнему актуальной задачей.

Не менее важным является и выбор связующей основы для такого рода покрытий, а также выбор сочетания используемого для этих целей наполнителя и связующей основы, отвечающих этим повышенным требованиям.

Итак, известные полимерные антикоррозионные покрытия, удовлетворяющие данным требованиям традиционно являются наполненными и, в частности относятся к высоконаполненным.

В качестве наполнителей для этих целей чаще всего используют такие наполнители как: кварцевый песок (RU 2250946, 27.04.2005), полные кварцевые микросферы (RU 2004113553? 20.10.2005), различные алюмосиликаты (андезиты бентониты, перлиты, вермикулиты, оксиды металлов (RU 2265619, 10.12.2005), тальк, графит (RU 2264428, 20.1 1.2005). Таким образом, используют наполнители, как пластинчатой формы, так и сферической, тонкодисперсные с развитой поверхностью.

Из полимеров для этих целей широко применяются эпоксидные смолы в виду их хорошей адгезии к различным поверхностям и химической стойкости к воздействию агрессивных сред.

В последнее время широкое применение в таких композициях для защитных покрытий находит базальтовый наполнитель.

Из известного уровня техники известен базальтовый наполнитель как в виде базальтовой муки (SU 443047, 15.09.1974), так и в виде базальтовых волокон (SU 2260022, 10.09.2005; SU 827511, 21.05.1979)

Из RU 2067602, 10.10.1996 известна полимерная композиция для защитного покрытия, которая одержит ненасыщенную полиэфирмалеинатную смолу - 100 мае. ч., продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом - 2,15-19,5 мае. ч., полиизоцианат - 6,65-76,5 мае. ч., блок-сополимер- полиорганосилоксанат и полиоксиалкилена - 0,1-3,0 мае. ч., фторированный спирт - 0,5-10,0 мае. ч., инициатор полимеризации - 0,1- 8,0 мае. ч., базальтовую чешую, модифицированную 2% от массы чешуи 0,5-1,5% раствором в этилацетате продукта взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом. 1.

Из SU 1831871, 27.05.1995 известна химстойкая полимерная композиция для покрытий на основе акрилатных мономеров в сочетании с полиизоцианатом, дивинилбензолом и, содержащая в качестве наполнителя базальтовую чешую. Однако данные композиции достаточно токсичны из-за наличия в них большого количества растворителей, а также изоцианатсодержащих компонентов.

Использование базальтового наполнителя в виде базальтовой чешуи позволяет повысить защитные свойства покрытий, однако, как указывалось выше, большое значение при создании таких защитных покрытий имеет и выбор плёнкообразующего. И уже давно при создании таких антикоррозионных покрытий широко применяются различные эпоксидные смолы ввиду хорошей адгезии к различным поверхностям и химической стойкости к воздействию агрессивных сред.

Из SU 431198, 05.06.1974 известен антикоррозийный состав, содержащий эпоксидную смолу, дибутилфталат, кислотный отвердитель и ускоритель, например диметиланилин, обладающий повышенной износостойкостью и теплостойкостью состава в условиях гидроабразивного износа и содержащий высокодисперсный двуокись кремния с удельной поверхностью 150-400 м ² /г и минеральный наполнитель, и компоненты взяты в следующем соотношении (в вес. ч.):

• Эпоксидная диановая смола 100

• Дибутилфталат 10-20

• Высокодисперсная двуокись кремния 1,5-3

• Кислотный отвердитель 30-50

• Минеральный наполнитель 100 - 500 Ускоритель, например диметиланилин 0,1-0,5

При этом в качестве отвердителя состав содержит фталевый и малеиновый ангидриды, в качестве минерального наполнителя - диабазовую муку, базальтовую муку, андезитовую муку, карбид кремния, электрокорунд.

Состав обеспечивает защищаемой поверхности повышенную теплостойкость и износостойкость в условиях гидроабразивного износа, но требует горячего отверждения, что менее технологично.

Из SU 443047, 15.09.1974 известен другой эпоксидный состав, применяемый для защиты бетонных поверхностей от разрушений, например поверхностей канализационных труб и представляющий собой смесь эпоксидной диановой смолы, антраценового масла, отвердителей - полиэтиленполиамина и триэтаноламина, и наполнителя, в качестве которого используется базальтовая мука. износостойкость, но имеет длительное время отверждения 6 — 18 часов, а также достаточно токсичен из-за большого содержания в нём антраценового масла.

Из RU 2057157, 27.03.1996, известна масло-бензостойкая композиция для покрытия, которая включает эпоксидно-диановую смолу ЭД-20, фурфурол, раствор диэтилентриаминометилфенола в ацетоне (при их массовом соотношении 2:1), полибензилпиридиний хлорид (M. M. 420), перхлорвиниловую смолу, базальтовые чешуйки при следующем соотношении компонентов, мае. ч.

• Эпоксидно- диановая смола ЭД-20 50-95

• 2-Фypaльдeгид 10-40

• Раствор в ацетоне (соотношение 2: 1) 30:95

• Полибензилпиридиний + хлорид (М.М. 420) 0,02-2,8

• Перхлорвиниловая смола 0,03-3,0

• Базальтовые чешуйки 5-250

Данная композиция также достаточно токсична из-за наличия в ней фурилальдегида, полибензилпиридинийхлорида.

Из RU 2306325, 20.09.2007 известна композиция для получения полимерного защитного барьерного покрытия на различных поверхностях, включая металл, бетонные поверхности, конструктивные элементы трубопроводов, металлических узлов, агрегатов различных отраслей техники от воздействия различных агрессивных сред. Композиция включает следующее соотношение компонентов в мac.%: 33,5-41,0 эпоксидной диановой смолы, 2,5-10,0 дибутилфталата и/или алифатической эпоксидной смолы ДЭГ-1, 4,0-6,5 отвердителя полиэтиленполиамина, 42,5-50,0 пластинчатого наполнителя в виде андезитовой базальтовой чешуи с толщиной пластинок от 0,2 до 7,0 мкм и, при необходимости, 0-6,0 аэросила и/или 0-17,5 органического растворителя. Изобретение позволяет снизить токсичность состава, защитных свойств, расширить его функциональное назначение.

Как правило, композиция для покрытия на основе эпоксидных смол являются двухупаковочными (двухкомпонентными), так как отвердитель хранится отдельно и вводится в композицию непосредственно перед применением такой композиции.

ИЗ SU 1 164556, 15.11.1997 известна композиция для получения антикоррозионного покрытия на основе эпоксидного связующего. Данная известная композиция состоит из двух компонентов А и Б. Компонент А содержит эпоксидную смолу с мол. массой 190 - 600, эпоксидную смолу с мол. Массой 600 - 1700, ???? , наполнитель баритовый и органический растворитель. Компонент Б содержит эмульсию, включающую модифицированную полиамином фенольную смолу, полиамид. Защитные свойства данной композиции недостаточно высокие с учётом требований, предъявляемых к защитным покрытиям.

Технической задачей заявленного изобретения является получение покрытия с высокими защитными свойствами, обладающими одновременно высокими износостойкими свойствами и низкой токсичностью .

Краткое описание сущности изобретения.

Итак, технической задачей заявленного изобретения является снижение токсичности состава, улучшение его барьерных защитных свойств при нанесении покрытий, увеличение абразивоустойчивости покрытия, снижение стоимости, за счет увеличения процентного содержания более дешевого неорганического наполнителя (базальтовой чешуи), чем связующее (эпоксидная смола), и расширение его функционального назначения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что полимерная включающая эпоксидную диановую смолу, отвердитель, базальтовый наполнитель, содержит в качестве базальтового наполнителя андезитовую базальтовую чешую с толщиной чешуек 1 2 мкм и с размером их 0,001 - 0,02 мм, в качестве отвердителя ароматический олигоамид типа ЭТАЛ, дополнительно содержит алифатическую эпоксидную смолу, при этом композиция является двухупаковочной и образована совмещением компонента А, содержащего в масс %:

• эпоксидную диановую смолу 45-55;

• алифатическую эпоксидную смолу 8-14;

• указанную андезитовую базальтовую чешую 38-42; и компонента Б, содержащего в масс %:

• указанный олигоамидный отвердитель 57-63;

• указанную андезитовую базальтовую чешую 37-43; при отношении компонента А и компонента Б от 2: 0,3 до 2: 1,5.

Таким образом удается повысить содержание пластинчатого базальтового наполнителя в покрытии, что увеличивает защитный барьерный эффект и абразивоустойчивость материала, а так же позволяет снизить затраты на его изготовление.

Полимерная композиция по изобретению в качестве эпоксидной диановой смолы содержит, например эпоксидную диановую смолу ЭД-20, ЭД-16, ЭД-40.

В качестве эпоксидной алифатической смолы содержит, например эпоксидную алифатическую смолу ДЭГ- 1 , ТЭГ- 1.

В качестве отвердителя полимерная композиция по изобретению содержит отвердители типа ЭТАЛ, производимые фирмой «Эпитaл» (г. Москва), например ЭTAЛ-45M (ароматический олигоамид); он нетоксичен и предназначен для отверждения эпоксидных смол при температурах от - 7°C до 45°C в условиях любой влажности. (ТУ 2257-045-18826195-01). наполнитель в виде базальтовой чешуи с толщиной чешуек 1 - 2 мкм и размерами чешуек 0,001 - 0,02 мм ² .

Базальтовая чешуя, используемая в заявленном изобретении, получена из природного материала базальтовой группы (из расплава), с последующим формованием из расплава твёрдых остеклованных пластинчатых частиц и химико-термической обработкой в окислительной газовой среде.

Адгезидно-базальтовая чешуя, используемая в частности в заявленном изобретении, представляет собой смесь базальтовой и андезитовой чешуек в различных произвольных соотношениях, не оказывающих сильного влияния на их конечные рабочие характеристики.

Подробное описание изобретения.

Полимерную композицию по изобретению получают следующим образом:

1. Сначала получают компонент А, смешивая эпоксидные смолы, в частности эпоксидную диановую смолу ЭД - 20 и алифатическую эпоксидную смолу в частности марки ДЭГ - 1, далее осуществляют диспергирование в них андезитовой базальтовой чешуи с толщиной пластинок 1 - 2 мкм и размерами их 0,001-0,02 мм ² в смеси эпоксидных смол.

2. Получают компонент Б смешивая отвердитель ЭТАЛ - 45 M с указанной выше андезитовой базальтовой чешуёй.

Приведённые в нижеследующей таблице конкретные примеры композиций по изобретению лишь иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его.

С помощью варьирования содержания компонентов композиции, заявленной в качестве изобретения, заявленной в качестве изобретения, изменяют реологические свойства композиции, а так же функциональное назначение покрытия: композиция может быть использована для получения отдельного защитного покрытия по различным поверхностям, способной для нанесения и на вертикальные поверхности.

В таблице 1 приведены количественные соотношения состава компонента А и В.

Таблица 1 Компонент А

Соотношения между компонентами А и Б при получении композиции по примерам 1 - 3 составляет соответственно:

• В примере 1 соотношение между компонентом А и Б составляет 2: 0,3, что реализуется содержанием в композиции 2 мае. ч компонента Б;

• В примере 2 соотношение между компонентами А и Б составляет 2:1, что реализуется содержанием в композиции 2 мае. ч Компонента А и 1 мае. ч компонента Б; • В примере 3 соотношение между компонентами А и Б составляет 2:15, что реализуется содержанием в композиции 2 мае. ч компонента А и 1,5 мае. ч компонента Б.

•

В таблице 2 представлены основные характеристики получаемых компонентов А и Б, как составных частей заявленной двухупаковочной полимерной композиции.

Таблица 2

Промышленная применимость

Полимерную композицию по изобретению после смешения компонентов А и Б используют для получения защитного покрытия с высокими барьерными защитными свойствами по отношению к воздействию различных агрессивных сред, атмосферных воздействий и т.д.

Нанесение защитного покрытия может производиться ручным или механизированным способом. При ручном нанесении предварительно смешивают компоненты А и Б (приготовленные заранее и хранящиеся отдельно друг от друга) в соотношениях от 2:0,3 до 2: 1,5, при нанесении с помощью аппаратов безвоздушного распыление смешивание В зависимости от метода нанесения покрытия, типа, его вязкость композиции (рабочую вязкость) регулируют с помощью нагревания, однако нельзя нагревать компоненты выше 6O ⁰ C.

Полученное покрытие обеспечивает своё предназначение - предотвращение контакта среды, вызывающе вызывающей коррозию, с защищаемой поверхностью за счёт барьерной структуры полимерного покрытия и стойкости к агрессивным средам полимерной основы.

Полученное покрытие барьерного типа «БAЗAЛИT», имеющее такое условное наименование, обладает хорошей адгезией к различным поверхностям (металл, бетон и т.д.), абразивоустойчивостью, механической прочностью, стойкостью к воздействию агрессивных сред, водостойкостью:

Таблица 3

Приведённые в таблице 3 данные по свойствам композиции по изобретению и покрытий, полученных на её основе, являются усреднёнными для приведённых примеров 1 — 3.

Общественно-полезный результат предложенного изобретения, основанного на использовании чешуйчатого материала из минерального расплава типа базальтовой чешуи в сочетании с эпоксидными смолами, отвердителем и соотношением между компонентами А и Б, заключается:

- в обеспечении возможности продления срока службы судов, автомобилей, химического оборудования и прочих объектов путем нанесения химически стойких и механически прочных покрытий на их поверхности для защиты от коррозионного и абразивного износа;

- в обеспечении возможности упрочнения бетонов, гипсокартонных плит, рубероидов, полимеров и прочих композиционных материалов с целью повышения срока их службы;

- в обеспечении возможности изготовления термо- и вибростойких негорючих теплоизоляционных плит, упрочненных чешуйчатым наполнителем, применение которых в объектах судостроения, холодильной техники, строительства и прочих областях позволит повысить их пожарную безопасность;

- в дополнении перечня наполнителей недорогим, легким, химически стойким, не обладающим гигроскопичностью и эффективным материалом.

Композиция устойчива к механическому износу, способна защищать поверхность, на которую они наносятся от действия агрессивных сред, таких как растворители, нефтепродукты, растворы кислот и щелочей, является газо- и водонепроницаемой.

Все эти указанные свойства композиции по изобретению позволяют использовать ее для следующих целей:

- Облицовка бетонных и стальных резервуаров, танков, цистерн, бассейнов, отстойников, стоков, дамб, плотин, туннелей, коллекторов и пр.

- Замена или ремонт старой, некачественной облицовки.

- Защитное покрытие для стальных цистерн и резервуаров, бункеров и труб.

- Защитное покрытие для кровли.

- Изолирующее покрытие для асбеста, свинецсодержащих красок и других токсичных материалов.

- Защитное покрытие для декоративных объектов, таких как стойки, опоры, сливы, стоки, люки, объемная реклама, и пр.

- Защита полов и стен, на которые возможно попадание жидкостей, вызывающих коррозию.

- Антиабразивная пленка для горного оборудования, мельниц, дробилок, для самосвалов и грузовиков.

- Защита резервуаров замороженной соленой воды (рыболовецкие траулеры).