Эпоксидная композиция для защитного покрытия

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Николайчик Анна Владимировна Прокопчук Николай Романович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Эпоксидная композиция для защитного покрытия, включающая эпоксидную смолу Э-41 р, отвердитель и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя содержит отвердитель 5, а в качестве модифицирующей добавки - ультрадисперсный алмаз при следующем соотношении компонентов, мас.эпоксидная смола Э-41 р 84,034-87,527 отвердитель 5 11,765-12,254 ультрадисперсный алмаз 0,219-4,202. Изобретение относится к области лакокрасочных материалов, конкретно, к лакокрасочным материалам с повышенными физико-механическими и водозащитными характеристиками на основе эпоксидных олигомеров, которые могут быть использованы для создания защитных лакокрасочных покрытий металлоконструкций как в различных отраслях промышленности, так и для создания специальных покрытий в системах антикоррозионной защиты инженерных и гидротехнических установок. Покрытия на основе эпоксидных лакокрасочных материалов обладают ценными эксплуатационными свойствами, поэтому работы в области их модификации и отверждения по-прежнему продолжают привлекать внимание многих исследователей. Вместе с тем имеется ряд нерешенных вопросов по улучшению механических, адгезионных и защитных свойств этих покрытий, которые ограничивают их более широкое использование в авиационной технике, машино- и судостроении. Известна эпоксидная композиция для создания защитного покрытия, включающая эпоксидную смолу с молекулярной массой 370-600, модифицированный терпеномалеиновый аддукт и дибутилфталат 1. Композиция образует покрытия с повышенными значениями твердости, адгезии, удельным электрическим сопротивлением и стойкостью к действию минерального масла. Однако температуры отверждения указанной лакокрасоч 11214 1 2008.10.30 ной композиции достаточно высоки (170-180 С), поэтому формирование покрытия сопровождается значительными энерго-, а следовательно, и материальными затратами, увеличивающими себестоимость окрашенного изделия. Известна эпоксидная композиция для создания покрытий с повышенными стойкостью к действию воды, агрессивных сред, морозоустойчивостью, физико-механическими свойствами 2. Композиция содержит эпоксидную смолу ЭД-20 и битумный лак, наполнитель алюминиевую пудру или окись железа, отвердитель - полиэтиленполиамин, модификатор каучук ПДИ-ЗА. Изобретение может быть использовано для защиты от коррозии металлических и бетонных поверхностей, используемых в условиях повышенной коррозионной активности. Однако недостаток композиции - в сложности и многостадийности процесса получения, недостаточно низком водопоглощении покрытия. Наиболее близкой по составу и технической сущности к предлагаемому изобретению является эпоксидная композиция, представляющая собой пленкообразующую систему,включающую эпоксидную смолу, полиамидный отвердитель, органический растворитель,отличающуюся тем, что в качестве модификатора содержит поли(4,4-диаминодифенилоксид)пиромеллитамидокислоту 3. Данная водостойкая эпоксидная композиция, обладая высокой устойчивостью к воздействию воды, низким водопоглощением и хорошей адгезионной прочностью к стальным и медным подложкам, предназначена для использования ее в судо- и машиностроении при производстве технических деталей, постоянно или периодически контактирующих с водой. Недостатками данной композиции являются недостаточно высокая адгезия и недостаточно низкое водопоглощение покрытий на ее основе. Задачей предлагаемого изобретения является повышение физико-механических свойств,адгезии и водостойкости эпоксидного лакокрасочного покрытия, что позволит увеличить эффективность защиты металлоконструкций и продлить их долговечность. Поставленная задача достигается тем, что эпоксидная композиция для защитного покрытия, включающая эпоксидную смолу, отвердитель и модифицирующую добавку, отличается тем, что в качестве отвердителя содержит отвердитель 5, а в качестве модифицирующей добавки - ультрадисперсный алмаз при следующем соотношении компонентов, мас.эпоксидная смола Э-41 р 84,034-87,527 отвердитель 5 11,765-12,254 ультрадисперсный алмаз 0,219-4,202. Для получения эпоксидной композиции с повышенными физико-механическими свойствами используют ультрадисперсный алмаз (УДА) - углеродсодержащий продукт детонационного синтеза при отрицательном кислородном балансе. УДА - синтетический материал с повышенной поверхностной активностью и структурообразующими свойствами в ультрадисперсном состоянии с размерами единичных частиц от 3 до 10 нм и удельной поверхностью 350-500 м 2/г. Синтез УДА освоен в промышленном масштабе в Республике Беларусь. В качестве эпоксидного связующего указанная композиция содержит среднемолекулярную эпоксидную диановую смолу (молекулярная масса 900-2000) марки Э-41 р (ТУ 610-1316-84) следующей формулы 3 а в качестве отвердителя - раствор низкомолекулярной полиамидной смолы в ксилоле марки Э 5 (ТУ 6-10-1429-79 с измен.2). 11214 1 2008.10.30 Сравнение предлагаемой эпоксидной композиции с композицией прототипа показывает,что отличием предлагаемой эпоксидной композиции от известной является использование в качестве модифицирующего агента вместо поли(4,4-диаминодифенилоксид)пиромеллитамидокислоты, производимой в РФ, углеродного наноматериала - ультрадисперсного алмаза отечественного производства в количестве 0,219-4,202 мас. . Анализ источников информации показал, что использование ультрадисперсного алмаза для получения защитных композиций не обнаружено. Экспериментально установлено, что использование любого из компонентов предлагаемой композиции в отдельности либо попарно не обеспечивает улучшения физико-механических и противокоррозионных свойств покрытия, формируемого из раствора вышеуказанной композиции. Эффект придания эпоксидной композиции защитных свойств, превосходящих по адгезии, прочностным и водозащитным свойствам эпоксидную композицию прототипа, достигается лишь при использовании всех трех предлагаемых компонентов в совокупности и в заявляемых соотношениях. Указанное сочетание качественного и количественного состава эпоксидной композиции, как предлагается в заявляемой композиции, позволяет реализовать свойства предлагаемого защитного материала, превосходящего прототип по адгезионной прочности и водопоглощающей способности. Не достигается эффекта улучшения вышеупомянутых свойств формируемого лакокрасочного покрытия и при нарушении заявляемого состава композиции. Так, содержание в композиции эпоксидной смолы менее 84,034 мас.не обеспечивает ей пленкообразующей способности, а более 87,527 мас.приводит к снижению физико-механических показателей. Содержание в композиции ультрадисперсного алмаза менее 0,219 мас.не обеспечивает достаточных физико-механических свойств и адгезии. Содержание УДА более 4,202 мас.не приводит к значительному увеличению эксплуатационных свойств, компенсирующих увеличение себестоимости композиции. Содержание в эпоксидной композиции менее 11,765 мас.раствора полиамидной смолы в ксилоле (отвердителя) не обеспечивает полного отверждения материала, что сопровождается снижением физико-механических и адгезионных показателей. Содержание же данного соединения в количестве более 12,254 мас.не влияет на изменение адгезионных и защитных свойств, но при этом наблюдается увеличение хрупкости покрытия. Получение эпоксидной композиции для создания защитного покрытия с повышенными прочностными, адгезионными и водозащитными свойствами иллюстрируется примером конкретного исполнения Пример 1 Приготавливают композицию, состоящую из 50 г (86,957 мас. ) эпоксидной смолы марки Э-41 р (ТУ 6-10-1316-84) 7 г (12,174 мас. ) отвердителя марки Э 5 - раствора полиамидной смолы в ксилоле (ТУ 6-10-1429-79 с измен.2) 0,5 г (0,870 мас. ) УДА с размерами единичных частиц от 3 до 10 нм и удельной поверхностью 350-500 м 2/г. Композицию перемешивают в течение 15 минут при 20 С в бисерной мельнице при скорости вращения дисковой мешалки 9000 об/мин и наносят на подложку методом облива. Отверждают композицию в термошкафу при 100 С в течение 65 мин. Толщина формируемого покрытия - 100 мкм. Прочностные, адгезионные и водозащитные свойства для данного и других примеров конкретного исполнения приведены в таблице. Как видно из данных таблицы, оптимальные результаты по прочности, адгезии, водопоглощающей способности и стоимости композиции получены для композиций с количественным содержанием УДА 1 от массы эпоксидного олигомера. Важным фактором,определяющим защитное действие покрытий, является адгезия пленки, обуславливающая не только сцепление пленки с металлом, но и препятствующая возникновению новой фазы на границе металл - пленка. 3 Содержание УДА,0,251 5 от массы эпоксидной смолы Прочность при ударе, см, не менее 50 50 20 Прочность при изгибе, мм, не более 20 20 30 Адгезия к стали, см, не менее 10 10 40 Водопоглощение при достижении 0,28 0,3 0,3 равновесия,- чем ниже значение прочности при изгибе, тем этот показатель выше- адгезия определялась методом решетчатых надрезов с обратным ударом ствии с ГОСТ 15140-780. 7,5 65 11 0,6 в соответ Сравнение с композицией прототипа показывает, что предлагаемый состав композиции позволяет получать защитное покрытие с более высокими адгезионными свойствами (в 4 раза) и пониженным водопоглощением (в 2 раза) по сравнению с композицией прототипа. Данная композиция обеспечивает в том числе и повышенные прочностные характеристики, тем самым обеспечивая долговечность лакокрасочного покрытия, которое может быть использовано на открытом воздухе и может подвергаться постоянному или периодическому воздействию влаги или воды. Использование предполагаемого изобретения на предприятиях судо- и машиностроительной промышленности позволит повысить долговечность окрашиваемых технических деталей и тем самым конкурентоспособность выпускаемой продукции. Источники информации 1. Патент 2017771 Россия, МПК 5 09 5/08. Композиция для антикоррозионного покрытия / Шляшинский Р.Г., Клюев А.Ю., Израилев А.Е., Белый Д.И., Валендо А.Я.,Солдатов , Титов А.И., Эрдман А.А., Пуят С.С., Зеленина Р.И., Клюев Ю.П., Андрианов А.В., Антонович И.В. -4954424/05 Заявл. 29.04.91 Опубл. 15.08.94. 2. Патент 2208027 Россия, МПК 7 С 095/10. Эпоксидная композиция для защиты от коррозии / Аликин В.Н., Макаров Л.Б., Сорогина Л.В., Старкова А.А., Федченко Н.Н. (Россия) -2002101250/04 Заявл. 08.01.02 Опубл. 10.07.03. 3. Патент 8794 Республика Беларусь, МПК 7 С 09163/02. Водостойкая эпоксидная композиция / Николайчик А.В., Мартинкевич А.А., Прокопчук Н.Р., Крутько Э.Т. (Республика Беларусь) -20040019 Заявл. 13.01.04 Опубл. 30.09.05 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4