Противокоррозионный элемент и способ его получения

23 11/02, 01 6/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пинчук Леонид Семенович Макаревич Анна Владимировна Гольдаде Виктор Антонович Царенко Ирина Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Противокоррозионный элемент, содержащий полиэтилен, летучий ингибитор коррозии и добавку, являющуюся пластификатором полиэтилена и растворителем летучего ингибитора коррозии, отличающийся тем, что элемент выполнен в виде каркаса, который образован волокнами на основе полиэтилена и добавки, соединенными в местах контакта когезионными спайками, а в пространстве между волокнами расположен жидкий летучий ингибитор коррозии. 2. Способ получения противокоррозионного элемента по п. 1, заключающийся в том,что экструдируют смесь полиэтилена и добавки, продавливают расплав полимера через фильеру, вытягивают волокна расплава потоком инертного сжатого газа, затем пропитывают волокнистую массу жидким летучим ингибитором коррозии, после чего транспортируют газо-полимерную массу к формообразующей подложке и осаждают на ней волокнистую полимерную массу с последующим ее охлаждением и отделением от подложки. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве добавки используют контактный ингибитор коррозии. 5805 1 Изобретение относится к области создания упаковочных элементов, обеспечивающих противокоррозионную защиту металлических изделий, а также к технологии изготовления таких элементов путем пневмоэкструзионной переработки полимерных материалов в пластическом состоянии. Одним из распространенных противокоррозионных элементов является таблин - получаемые прессованием таблетки с содержанием ингибитора коррозии (ИК) 90-95 мас. ,которые помещают в упаковочное пространство 1. Недостатками такого элемента являются небольшой (0,5-0,7 м) радиус действия при сосредоточении всей массы ИК в незначительной по габаритам таблетке. Этих недостатков лишены консервационные ингибированные покрытия, наносимые путем окунания металлических изделий, инструмента, частей приборов в расплав смеси полимерных материалов и И 2. Недостатки такого решения узкая номенклатура защищаемых изделий и сложность технологии нанесения покрытий. Стабильную, но ограниченную область применения имеют полимерные пленки, содержащие ИК, которые получают методом экструзии с раздувом полимерного рукава 3. Их недостатки невозможность зачехлить в пленку многие виды металлической продукции и трудность создания в пленке неравномерного распределения ИК. Последнее необходимо при наличии в упаковываемом изделии элементов с разной коррозионной стойкостью. Поэтому в технике используют противокоррозионные элементы с летучими ИК на пористом носителе. Их выполняют в виде емкостей из тканей и нетканых полотен, наполненных линасилем - силикагелем, содержащим 10-12 летучего ИК 4 или в виде пенополиуретановых губок, пропитанных ИК 1. Такие элементы удобны, когда нужно создать в объеме упаковки высокую концентрацию паров ИК. Недостаток элементов на пористом носителе состоит в том, что скорость испарения ИК из них такая же, как ИК в свободном состоянии. Если упаковка негерметична, ресурс такого элемента будет быстро исчерпан. Прототипом изобретения является состав противокоррозионного элемента 5. В него входят полиэтилен (ПЭ), летучий ИК и добавка, являющаяся растворителем ПЭ и ИК. Смесь этих компонентов перерабатывают экструзией в пленку или конструкционные детали. Они имеют структуру студня, обладающего свойством синерезиса - самопроизвольного отделения жидкой фазы. Регулируемое выделение ИК обеспечивается благодаря доставке ингибиторной жидкости по механизму синерезиса на поверхность элемента и улетучиванию ИК из поверхностного слоя жидкости. Недостатки элемента-прототипа слабо развитая (даже у пленки) поверхность элемента, с которой может улетучиваться ИК невозможность введения в элемент дополнительного количества ИК ограничение состава элемента компонентами, способными выдерживать, не разлагаясь, экструзионную переработку совместно с ПЭ. Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение 1) создание максимально развитой поверхности элемента 2) придание элементу специфической структуры, позволяющей ему служить емкостью для дополнительно вводимого ИК 3) возможность введения в элемент нетермостойких ИК. Для решения поставленных задач противокоррозионному элементу, содержащему полиэтилен, летучий ингибитор коррозии и добавку, являющуюся пластификатором полиэтилена и растворителем летучего ингибитора коррозии, придается особая оригинальная структура. Элемент выполняют в виде каркаса, который образован волокнами на основе полиэтилена и добавки. Волокна соединены в местах когезионного контакта спайками,что обеспечивает конструкционную прочность. В пространстве между волокнами каркаса находится жидкий летучий ингибитор коррозии, который растворим в пластифицирующей добавке. 2 5805 1 Сущность изобретения состоит в следующем. Элемент состоит из формоустойчивого волокнистого ПЭ каркаса, пропитанного жидким летучим ИК. Благодаря тому, что ПЭ волокна имеют структуру студня, летучий ИК растворяется в дисперсионной жидкости студня, которой служит добавка-растворитель ИК и пластификатор ПЭ. При эксплуатации элемента летучий ИК испаряется вначале из пустот между волокнами каркаса, а затем - из пористой структуры ПЭ матрицы студня. Скорость последнего процесса определяется структурными параметрами матрицы и ее можно регулировать в широких пределах. Таким образом ресурс противокоррозионной защиты элемента существенно увеличивается, поддается автоматическому регулированию, а скорость испарения ИК может быть приведена в соответствие опасности коррозионного поражения защищаемой детали. Прототипом способа получения такого противокоррозионного элемента является технология - 6, с помощью которой производят волокнистые нетканые материалы. Она состоит из следующих операций. Экструдируют полимерное связующее и продавливают расплав в виде волокон через фильеру. Диспергируют и вытягивают волокна расплава потоком сжатого газа. Направляют газополимерный поток на формообразующую подложку. Осаждают на последней волокнистую массу, охлаждают ее и отделяют полученный материал от подложки. Недостатки способа-прототипа ограниченная возможность совместной переработки ИК и полимеров, т.к. процесс ведется при температурах наибольшей текучести расплава полимера, близкой к температуре его деструкции, при которой ИК, как правило, разлагаются сложность пропитки волокнистого каркаса, полученного способом-прототипом, ИК,плохо смачивающими исходный полимер необходимость особых мер предосторожности при модифицировании полимерного расплава с помощью ИК из-за высокой вероятности возгорания и по другим критериям безопасности технологических процессов. Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение 1) ввести в состав противокоррозионного элемента летучие ингибиторы коррозии, которые можно перерабатывать совместно с ПЭ с помощью способа-прототипа 2) обеспечить термодинамическую совместимость волокнистого полимерного каркаса и летучего ИК 3) сделать процесс получения элемента технологически безопасным. Для решения поставленных задач известный способ получения противокоррозионного элемента заключается в экструзии смеси полиэтилена и добавки, продавливании расплава полимера через фильеру, вытяжке волокон расплава потоком инертного сжатого газа,пропитке волокнистой массы жидким летучим ингибитором коррозии, после чего транспортируют газо-полимерную массу к формообразующей подложке и осаждают на ней волокнистую полимерную массу с последующим ее охлаждением и отделением от подложки. Кроме того, в качестве добавки используют контактный ингибитор коррозии. Сущность способа получения противокоррозионного элемента состоит в том, что, используя богатые технологические возможности технологии -, удается сберечь летучий ИК от разрушающего воздействия термоокислительных процессов, которые имеют место при распылении расплава. Для этого совместной с ПЭ экструзии подвергается достаточно термостойкая добавка, являющаяся пластификатором ПЭ, например, маслорастворимые контактные ИК. Ее введение в экструдируемую смесь приводит к формированию волокон, имеющих структуру студня. В процессе пропитки волокнистого каркаса летучим ИК последний растворяется в добавке и входит в структуру волокон. Это обеспечивает повышение смачиваемости волокнистого каркаса жидким ИК и закрепление последнего в ПЭ матрице студня. Испарение ИК из пор матрицы происходит в течение длительного времени (несколько лет). Таким образом удается регулировать скорость ис 3 5805 1 парения ИК из элемента на двух уровнях на макроуровне, определяемом параметрами волокнистого каркаса, и на микроуровне, соответствующем пористой структуре полимерной матрицы студня. Приведем примеры осуществления изобретения. Формируют противокоррозионные элементы на основе полиэтилена низкого давления(ПЭНД, ГОСТ 16338-77). Вначале формируют волокнистый каркас путем экструзии с распылением ПЭНД и добавок. В качестве последних используют нефтяное моторное масло МС-20 (ГОСТ 21743-76), диоктилфталат (ДОФ, ГОСТ 8728-88) и контактный ИК АКОР (ГОСТ 15171-78). Используют шнековый экструдер, снабженный распылительной головкой. Смесь ПЭНД и добавки (51 по массе) экструдируют и распыляют сжатым воздухом или азотом под давлением 0,4 ат при 100 С. Расплав напыляют на вращающуюся оправку круглого сечения 30 мм. Формируют трубчатые каркасы с наружным 60 мм и длиной 1100 мм, образованные волокнами диаметром 15-20 мкм, которые когезионно соединены в местах контакта и имеют пористость 70 . Каркасы пропитывают жидкими летучими ИК, выбранными из ряда ИФХАН-1(ГОСТ 9.501-79), ИФХАН-100 (выпускается опытным производством Института физической химии РАН), ВНХ-Л-49 (ТУ 6-02-7-186-85). Противокоррозионный элемент - прототип в виде трубки с 30 мм,60, 1100 мм получают методом литья под давлением смеси ПЭНД, МС-20 и ИФХАН-1, взятых в соотношении 532 по массе. Структурные и технологические компоненты противокоррозионных элементов на основе ПЭНД приведены в табл. 1. Таблица 1 Составов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (прототип) азот АКОР воздух МС-20 Испытания противокоррозионных элементов проводили следующим образом. Образцы в виде плоских пластинок из стали (08 кп, ГОСТ 1050-88), латуни (Л 80, ГОСТ 2205-71),цинка (ЦО, ГОСТ 3640-79) помещали в плотно закрытые стальные шкафы. Удаление образцов от размещенного в шкафу противокоррозионного элемента составляло 1 м. Шкафы находились на открытом воздухе и подвергались атмосферным воздействиям, характерным для климата южной Беларуси. Периодически осматривали образцы, регистрируя степень коррозионного поражения по ГОСТ 9.908-85. Результаты испытаний, длившихся в течение года, приведены в табл. 2. Из таблицы видно, что предложенные коррозионные элементы (составы 1-9) значительно превосходят прототип (13) по защитной способности. Лучшие показатели имеют составы 7-9, в которых в качестве добавки использован ингибитор АКОР. Составы, содержащие ингибиторы ИФХАН-1 (1,4,7) и ИФХАН-100 (2,5,8), лучше защищают сталь и 4 5805 1 цинк, а составы, содержащие ВНХ-Л-49 (3,6,9), больше подходят для защиты латуни. Это связано со спецификой противокоррозионного действия этих ингибиторов. Сравнение показателей составов 7-9 и 10-12 свидетельствует, что распыление инертным азотом позволяет существенно повысить противокоррозионные характеристики элементов по сравнению с воздухом, инициирующим термоокислительную деструкцию ПЭНД, продукты которой, по-видимому, блокируют активные группы ИК. Таблица 2 сос- Материал Коррозионное поражение образцов(баллы) после времени (мес) экспозиции тавов образцов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 3 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 4 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 6 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 7 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 8 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ЦО 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 9 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ц 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 10 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 3 4 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 11 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 2 Ц 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 3 4 4 08 кп 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 4 12 Л 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Ц 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 3 4 5 1 1 2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 13 (про 08 кп тотип) Л 80 0 1 1 2 2 3 3 3 4 5 6 7 Ц 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 5 5805 1 Таким образом, в зависимости от конструкции и сочетания материалов защищаемого изделия можно выбрать оптимальный состав, макро- и микроструктуру противокоррозионного элемента, обеспечивающие максимальный защитный эффект. Оптимальная область использования предложенного противокоррозионного элемента металлические детали, находящиеся в замкнутом объеме порядка 1 м 3 и более электрошкафы, коробки передач, пульты управления и т.п. Источники информации 1. Решение проблемы упаковки и консервации при помощи летучих ингибиторов коррозии корпорации . Проспект фирмы , США, 1996. - С. 2. 2. Розенфельд И.Л., Персианцева В.П. Ингибиторы атмосферной коррозии. - М. Химия, 1993. - С. 176. 3. Пинчук Л.С., Неверов А.С. Полимерные пленки, содержащие ингибиторы коррозии. М.Химия, 1993. - С. 176. 4. РТД 25234-90. Консервация и упаковывание готовой продукции с применением ингибиторов коррозии. Типовые технологические процессы. 5. А.с. СССР 1086772, МПК С 0823/06, В 65 81/26, 1982 (заявлено) (прототип). 6. Патент США 4797318, МПК 04 Н 1/58, 1989, опубл. (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.