Водно-дисперсионная антикоррозионная грунтовка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кажуро Ирина Павловна Кошевар Василий Дмитриевич Бычко Галина Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(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 - -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 13631 1 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 . 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 . 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. 13631 1 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 . Задача, решаемая данным изобретением, заключается в получении воднодисперсионной грунтовки для защитных покрытий с повышенной эластичностью при изгибе, стойкостью к статическому воздействию минерального масла, раствору(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 - -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-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 (24)-45 феррит формулы 34-30 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, представляющий собой полиуретановый загуститель. В прототипе в качестве загустителя могут быть использованы оксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилцел 3 13631 1 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 295 - смесь жидких углеводородов, гидрофобной кремниевой кислоты, жирных и алкоксилированных соединений и неионогенных эмульгаторов, а также 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 5521 (Германия) и непластифицированная полимерная акриловая водная дисперсия (44 -ая), стабилизированная анионным эмульгатором и модифицированная эфирами версатиковой кислоты марки-20,(Финляндия). В качестве коалесцирующей добавки - -бутиловый эфир пропиленгликоля марки, 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 70150 мм. Перед нанесением покрытия пластинки шлифовали и тщательно протирали ветошью, смоченной в ацетоне. Грунтовку наносили на пластинки кистью и выдерживали образцы покрытий при (202) 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. Вязкость по вискозиметру ВЗ-4, с (200,5) 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 , час Наличие трудноперемешиваемого осадка при хранении в течение 1 месяца Латекс стиролакрилатный Латекс стирол-бутадиеновый Латекс акриловый Железосодержащий пигмент Фосфат молибдат кальция Моногидрат метабората бария Слюда Бензоат натрия Цветообразующий пигмент-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 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-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 (200,5) 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 60 120 120 60 60 Наличие трудноперемешиваемого осадка при хранении в течение отс. отс. отс. отс. отс. 1 месяца 13631 1 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 , 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 растворуи 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 . 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 . 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 2201427, 27.03.2003 // Бюл.9. - 2003. 2. Патент 2063409, 10.07.1996 // Бюл.19. - 1997. 3. Патент 10395, 30.08.2007 // Бюл.1. - 2008. 4. Патент 2260608, 20.09.2005 // Бюл.26. - 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.