close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13631

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 09D 5/08
ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ АНТИКОРРОЗИОННАЯ ГРУНТОВКА
(21) Номер заявки: a 20090170
(22) 2009.02.06
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт общей и
неорганической химии Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Кажуро Ирина Павловна;
Кошевар Василий Дмитриевич; Бычко Галина Владимировна (BY)
BY 13631 C1 2010.10.30
BY (11) 13631
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт общей
и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) RU 2260608 C2, 2005.
BY 10395 C1, 2008.
BY 3049 C1, 1999.
RU 2182582 C2, 2002.
RU 2142975 C1, 1999.
RU 2209821 C1, 2003.
JP 59-80474 A, 1984.
US 4049596, 1977.
JP 2000-178507 A.
GB 1511053, 1978.
(57)
Водно-дисперсионная антикоррозионная грунтовка, включающая синтетический латекс, пигмент, слюду, загуститель и воду, отличающаяся тем, что в качестве синтетического латекса содержит 50 %-ную водную стирол-бутадиеновую дисперсию и 44 %-ную
водную акриловую дисперсию, в качестве пигмента - пигмент оксидный железосодержащий и моногидрат метабората бария, в качестве загустителя - этоксилат-уретановый сополимер и дополнительно содержит в качестве ингибитора коррозии бензоат натрия, в
качестве коалесцирующей добавки - n-бутиловый эфир пропиленглиголя и в качестве пеногасителя - смесь жидких углеводородов, гидрофобной кремниевой кислоты, жирных и
алкоксилированных соединений, неионогенных эмульгаторов и/или смесь модифицированных неионогенных соединений жирного ряда, гидрофобной кремниевой кислоты и
жидких углеводородов, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
стирол-бутадиеновая дисперсия
40-55
акриловая дисперсия
5-20
пигмент оксидный железосодержащий
7-15
моногидрат метабората бария
5-11
слюда
3-9
этоксилат-уретановый сополимер
0,05-0,20
бензоат натрия
0,2-1,5
n-бутиловый эфир пропиленглиголя
0,8-3,5
пеногаситель
0,2-0,5
вода
остальное.
BY 13631 C1 2010.10.30
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может найти применение в
производстве водно-дисперсионных материалов, используемых для антикоррозионной
защиты металлических поверхностей.
Известен состав водно-дисперсионной лакокрасочной композиции [1], включающий
латекс бутадиен-стирольный и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный, и/или их смеси
(все в пересчете на 50 %-ую дисперсию), пигмент, наполнитель, неионогенное ПАВ, оксифосфорную кислоту, жидкий парафин, аэросил, водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлозу, этиленгликоль и воду.
Недостатками данного состава [1] являются низкая вязкость композиции и более низкая водостойкость покрытия в сравнении с заявляемым составом.
Известна антикоррозионная водно-дисперсионная грунтовка [2], имеющая следующий
состав, мас. %:
бутадиенстирольный латекс БС-65 (50 %-ой концентрации)
30-50
полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола ОП - 10
0,5-5,0
пигмент красный железоокисный
3,0-10,0
кислота ортофосфорная
0,4-1,5
оксиэтилцеллюлоза
0,05-0,2
полифосфат натрия
0,1-0,3
пигмент цинкжелезофосфатный
1,0-30,0
вода
остальное.
Покрытие на основе грунтовки [2] обладает повышенной эластичностью и умеренной
водостойкостью, но имеет невысокую стойкость к воздействию минерального масла и 3 %
раствора NaCl.
Известна водно-дисперсионная краска [3] следующего состава, мас. %:
латекс стиролакрилатного сополимера
35,8-45,0
триэтаноламин
0,3-0,4
феррит-пигмент
10,0-16,7
бутиловый эфир этиленгликоля
0,44-0,5
слюда
6,0-6,5
пигментная смесь "МОПОМ"
12,5-17,2
таннин
0,3-0,5
бензоат натрия
0,44-0,5
эмульсия на основе полиметилсилоксановой смолы
4,0-4,8
натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты
0,4-0,5
вода
остальное.
Покрытия на основе данного состава имеют достаточно высокие показатели стойкости
к статическому воздействию воды и 3 % раствора NaCl. Недостатками данного состава
являются низкая вязкость и седиментационная неустойчивость, приводящая к образованию плотных трудноперемешивающихся осадков при хранении краски, а также покрытия
имеют низкие показатели по эластичности.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является
грунтовка-эмаль водно-дисперсионная антикоррозионная [4] (прототип), имеющая следующий состав, мас. %:
стиролакриловая дисперсия
30,0-50,0
фосфат молибдат кальция
0,1-20,0
цветообразующий пигмент
1,0-10,0
диспергатор
0,1-1,0
загуститель
0,05-0,2
вода
остальное.
2
BY 13631 C1 2010.10.30
Грунтовка-эмаль обладает повышенной стойкостью к статическому воздействию воды
за счет введения в состав фосфат молибдата кальция, однако обладает малой стойкостью
покрытия к воздействию минерального масла и 3 % раствора NaCl.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в получении воднодисперсионной грунтовки для защитных покрытий с повышенной эластичностью при изгибе, стойкостью к статическому воздействию минерального масла, раствору NaCl (3 %).
Поставленная задача достигается тем, что водно-дисперсионная антикоррозионная
грунтовка, включающая синтетический латекс, пигмент, слюду, загуститель и воду, отличается тем, что в качестве синтетического латекса содержит 50 %-ную водную стиролбутадиеновую дисперсию и 44 %-ную водную акриловую дисперсию, в качестве пигмента пигмент оксидный железосодержащий и моногидрат метабората бария, в качестве загустителя - этоксилат-уретановый сополимер и дополнительно содержит в качестве ингибитора коррозии - бензоат натрия, в качестве коалесцирующей добавки - n-бутиловый эфир
пропиленгликоля и в качестве пеногасителя - смесь жидких углеводородов, гидрофобной
кремниевой кислоты, жирных и алкоксилированных соединений, неионогенных эмульгаторов и/или смесь модифицированных неионогенных соединений жирного ряда, гидрофобной кремниевой кислоты и жидких углеводородов.
Заявляемая грунтовка имеет следующий состав, мас. %:
стирол-бутадиеновая дисперсия
40-55
акриловая дисперсия
5-20
пигмент оксидный железосодержащий
7-15
моногидрат метабората бария
5-11
слюда
3-9
этоксилат-уретановый сополимер
0,05-0,20
бензоат натрия
0,2-1,5
n-бутиловый эфир пропиленгликоля
0,8-3,5
пеногаситель
0,2-0,5
вода
остальное.
Сущность изобретения заключается в использовании в качестве антикоррозионных
пигментов оксидного железосодержащего пигмента и моногидрата метабората бария. Пигмент железосодержащий получают путем переработки отходов в виде железосодержащих
шламов, образующихся при очистке гальванических стоков (ТУ РБ 100205847.013-2001).
Этот пигмент имеет следующий состав, мас. %: феррит кальция (CaFe2O4)-45; феррит формулы (MeFe)3O4-30; фосфат хрома, железа-25. Пигмент (в частности, содержащиеся в нем
ферриты) повышает барьер для диффузии воды и кислорода за счет образования солей с
кислотами пленкообразователей (мыл), которые проявляют ингибирующее действие.
Моногидрат метабората бария в заявляемой грунтовке является ингибитором анодного процесса и буферирует раствор на границе металл-покрытие. Применение этого пигмента обеспечивает пассивирование поверхности металла за счет образования защитной
пленки под воздействием коррозионной среды.
Техническим результатом использования вышеуказанных пигментов являются ингибирование и пассивирование коррозионных процессов. Усиление защитного действия
покрытий на основе предлагаемой грунтовки достигается применением в качестве
наполнителя слюды (ТУ 5725-005-40705684-2001), обеспечивающей барьерную защиту,
а также использование в качестве ингибитора мгновенной коррозии - бензоата натрия
(ГОСТ 6-09-2785-78).
В составе грунтовки применялись следующие компоненты.
В заявляемом составе грунтовки в качестве эффективного загустителя и добавки, повышающей стабильность при хранении, используется препарат под техническим названием "Tafigel PUR", представляющий собой полиуретановый загуститель. В прототипе в
качестве загустителя могут быть использованы: оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцел3
BY 13631 C1 2010.10.30
люлоза, диацетат целлюлозы, ацетопропионат целлюлозы, тилоза, мецилоза, а также могут быть использованы полимеры акриловой и метакриловой кислот или полиуретаны.
В качестве пеногасителя использовали продукты марки "Agitan 295" - смесь жидких
углеводородов, гидрофобной кремниевой кислоты, жирных и алкоксилированных соединений и неионогенных эмульгаторов, а также "Agitan 230" - смесь модифицированных неионогенных соединений жирного ряда, гидрофобной кремниевой кислоты и жидких
углеводородов.
В качестве синтетических латексов, повышающих эластичность грунтовочных покрытий, применяются водная дисперсия (50 %-ая) карбоксилированного стирол-бутадиенового сополимера марки "Lipaton SB 5521" (Германия) и непластифицированная
полимерная акриловая водная дисперсия (44 %-ая), стабилизированная анионным эмульгатором и модифицированная эфирами версатиковой кислоты марки "Finndisp RSD-20",
(Финляндия).
В качестве коалесцирующей добавки - n-бутиловый эфир пропиленгликоля марки
"Dowanol PnB", Германия.
Способ получения заявляемой грунтовки (на примере состава № 4) состоит в следующем.
В емкость с мешалкой загружают воду (11,5 %), акриловый латекс (9 %), пеногаситель
(0,5 %) и перемешивают в течение 5-10 минут. Затем последовательно загружают пигмент
железосодержащий (7 %), слюду (7 %), метаборат бария (11 %) и бензоат натрия (0,95 %),
перемешивают. Полученную смесь перетирают в бисерной мельнице до дисперсности 3040 мкм, перекачивают в смеситель, добавляют коалесцент (0,8 %), стирол-бутадиеновый
латекс (51 %), загуститель (0,2 %) и перемешивают до получения однородной массы.
Изобретение иллюстрируется примерами составов, получаемых вышеописанным способом и отличающихся количеством компонентов, представленных в табл. 1.
Для сравнения свойств были изготовлены грунтовки прототипа и заявляемого состава.
Все составы в качестве покрытий испытывали на металлических пластинах марки 08 КП
толщиной 0,8-0,9 мм размером 70×150 мм. Перед нанесением покрытия пластинки шлифовали и тщательно протирали ветошью, смоченной в ацетоне. Грунтовку наносили на
пластинки кистью и выдерживали образцы покрытий при (20±2) °С в течение 7 суток, затем испытывали.
Свойства определяли по ГОСТ 8420 (условная вязкость), по ГОСТ 6806 (эластичность
при изгибе), по ГОСТ 9.403 метод А (стойкость к статическому воздействию жидкостей).
Для определения стабильности при хранении полученные составы и прототип помещали в одинаковые емкости с равной высотой столба жидкости (например, 15 см) и
наблюдали в течение 1 месяца. Наличие осадка оценивали визуально и с помощью щупа.
Свойства грунтовочных составов и покрытий, получаемых при их нанесении на металлическую поверхность, приведены в табл. 2. Как видно из приведенных данных, качество водно-дисперсионной грунтовки соответствует требованиям, предъявляемым к таким
материалам.
Грунтовки с запредельным значением количественного содержания компонентов и
покрытия на их основе не обладают заданными характеристиками (составы 10-17). Указанные составы грунтовок и их физико-механические свойства приведены в табл. 3.
4
Таблица 1
Наименование компонентов
6
49
10
8
9
9
0,5
3
0,3
0,2
11,0
7
50
7,5
13
10
3
1,5
2
0,5
0,1
12,4
8
51
9
11
5
6,5
0,5
3
0,5
0,1
13,4
9
51
7,5
7
11
7
0,7
2,5
0,2
0,1
13,0
Таблица 2
Свойства грунтовки и пленки
Свойства
Прототип
Вязкость по вискозиметру ВЗ-4, с (20±0,5) °С
Эластичность покрытия при изгибе, мм
Стойкость покрытия к статическому воздействию воды, час
Стойкость покрытия к статическому воздействию минерального масла,
час, не менее
Стойкость покрытия к статическому воздействию 3 % р-ра NaCl, час
Наличие трудноперемешиваемого осадка при хранении в течение 1 месяца
40
2
300
Состав композиций
1
2
3
4
5
6
7
8
9
46 80 62 90
40
80 64 69 68
1
1
1
1
2
1
1
1
1
300 300 330 350
300
330 300 330 300
55
120 120
96
120
120
96
120 120 120
60
96
96
120
96
96
96
96
120
96
имеется отс. отс. отс. отс. имеется отс. отс. отс. отс.
BY 13631 C1 2010.10.30
5
Латекс стиролакрилатный
Латекс стирол-бутадиеновый
Латекс акриловый
Железосодержащий пигмент
Фосфат молибдат кальция
Моногидрат метабората бария
Слюда
Бензоат натрия
Цветообразующий пигмент
n-бутиловый эфир пропиленгликоля
Пеногаситель
Этоксилат-уретановый сополимер
Фосфатный диспергатор
Вода
Состав водно-дисперсионной грунтовки
Состав грунтовки
прототип
1
2
3
4
5
50,0
50
40
55
51
45
7,5
20
5
9
14
11
11
10
7
15
20,0
9,5
9
10
11
6,5
5
5
4
7
4
0,2
0,5
0,5
0,95
0,6
1,0
3,45
3
3,5
0,8
3,15
0,3
0,3
0,3
0,5
0,4
0,05
0,05
0,15
0,1
0,2
0,05
0,1
28,85
13,0
11,05
11,6
12,55
11,3
Таблица 3
15
45
9
16
9
4
0,9
3,5
0,6
0,1
11,9
16
48
7,5
14
8
2
1
4,0
0,4
0,2
14,9
17
50
7,5
9
12
5
0,5
3,0
0,3
0,02
12,68
61
1
68
1
36
1
330
120
72
280
96
60
300
120
120
есть
отс.
есть
BY 13631 C1 2010.10.30
6
Состав водно-дисперсионной грунтовки с запредельным содержанием компонентов
Состав грунтовки
Наименование компонентов
10
11
12
13
14
Латекс стирол-бутадиеновый
38
56
51
40
50
Латекс акриловый
20
4
6
21
9
Железосодержащий пигмент
11
9
9
9
6
Моногидрат метабората бария
9
9
6
4
11
Слюда
5
5
10
5
8
Бензоат натрия
2
0,5
0,5
0,1
1,5
n-бутиловый эфир пропиленгликоля
3,0
3,5
3,5
3,4
0,6
Пеногаситель
0,15
0,3
0,3
0,3
0,3
Этоксилат-уретановый сополимер
0,05
0,2
0,3
0,1
0,2
Вода
11,80
12,5
13,4
17,1
13,4
Физико-механические свойства грунтовки
Вязкость по вискозиметру ВЗ-4, с (20±0,5) °С
42
90
96
67
72
Эластичность покрытия при изгибе, мм
2
1
1
1
1
Стойкость покрытия к статическому воздействию, часов, не менее:
воды
280
300
300
300
300
минерального масла
96
120
120
96
60
3 % р-ра NaCl
60
120
120
60
60
Наличие трудноперемешиваемого осадка при хранении в течение
отс.
отс.
отс.
отс.
отс.
1 месяца
BY 13631 C1 2010.10.30
Увеличение содержания латекса стирол-бутадиенового выше 55 % (№ 11) и латекса
акрилового выше 20 % (№ 13) экономически нецелесообразно, т.к. при этом не отмечено
улучшение физико-механических характеристик грунтовки. При снижении содержания
латекса стирол-бутадиенового до 38 % (№ 10) ухудшается эластичность покрытия и стойкость к раствору NaCl, а снижение содержания латекса акрилового до 4 % (№ 11) затрудняет процесс диспергирования.
При содержании пигмента железосодержащего более 15 % (№ 15) и моногидрата метабората бария более 11 % (№ 17) при хранении в грунтовке образуется осадок, а антикоррозионные свойства не повышаются. При содержании этих компонентов ниже
запредельной нормы (№ 14 и 13) снижается стойкость к раствору NaCl и минерального
масла.
Увеличение содержания слюды более 9 % (№ 12) повышает вязкость пасты при изготовлении и готовой грунтовки, но при этом не повышает защитных (барьерных) свойств, а
содержание слюды ниже 3 % (№ 16) уменьшает стойкость к статическому воздействию
жидкостей.
Содержание коалесцента как ниже, так и выше запредельных значений способствует
ухудшению формирования равномерного покрытия, что также приводит к снижению
стойкости к статическому воздействию жидкостей.
При содержании пеногасителя ниже 0,2 % (№ 10) ухудшается внешний вид покрытия
(микропена, пузыри) и, как следствие, снижается стойкость к воздействию воды и раствора NaCl. При содержании пеногасителя более 0,5 % (№ 15) внешний вид покрытия неудовлетворительный (кратеры, неравномерное нанесение).
Максимальное запредельное содержание бензоата натрия (№ 10) не оправдано, т.к. не
оказывает значительного влияния на изменения свойств грунтовки, а содержание ниже
запредельного не рекомендовано, т.к. не обеспечивается защита от мгновенной коррозии.
Введение загустителя выше 0,2 % (№ 12) вызывает сильное загущение грунтовки, а
при содержании ниже 0,05 % (№ 10) - неудовлетворительное качество покрытия при нанесении и стабильность при хранении.
Предлагаемые составы грунтовки по вязкости, стойкости при хранении, эластичности
покрытия не уступают аналогам, а по сравнению с прототипом обеспечивает значительное
повышение устойчивости к статическому воздействию минерального масла и 3 % раствора NaCl. Таким образом, заявляемая грунтовка позволяет повысить эксплуатационные
свойства металлических конструкций, обеспечивая их надежную коррозионную защиту.
В составе грунтовки используется антикоррозионный пигмент отечественного производства, полученный на основе отходов гальванического производства. Грунтовку получают по стандартной технологии изготовления с применением типового оборудования.
Покрытие на основе грунтовки хорошо совмещается с эмалями ПФ-115, ХВ и другими.
Таким образом, заявляемое техническое решение обладает промышленной применимостью.
Источники информации:
1. Патент RU 2201427, 27.03.2003 // Бюл. № 9. - 2003.
2. Патент RU 2063409, 10.07.1996 // Бюл. № 19. - 1997.
3. Патент BY 10395, 30.08.2007 // Бюл. № 1. - 2008.
4. Патент RU 2260608, 20.09.2005 // Бюл. № 26. - 2006.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
127 Кб
Теги
by13631, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа