PL162691B1 - Farba epoksydowa o duzej odpornosci na dzialanie czynników mechanicznych i korozyj-nych PL - Google Patents

Abstract

Farba epoksydowa o duzej odpornosci na dzialanie czynników mechanicznych i korozyjnych, w której substancje blonotwórcza stanowia polimery powlokotwórcze typu epoksydowego sieciowane poliaminami, poliaminoamidami lub ich adduktami z zywica epoksydowa, wzglednie zwiazkami polifunkcyjnymi zawierajacymi aktywny atom wodoru z grupy NH, NH2, SH, zawierajace pigmenty i obciazniki, rozpuszczalniki, oraz typowe dla tego typu wyrobów lakierowych srodki pomocnicze, znamienna tym, ze sklada sie w przeliczeniu na substancje nielotne z 53-73 procent masowych polimeru powlokotwórczego, a w charakterze wypelniacza lamelarnego zawiera mikroplatki, otrzymane w wyniku rozbicia mikrosfer lekkich, których grubosc czastek wynosi 2-10 mikrometrów a srednica 40-80 mikrometrów, skladajace sie z 49-61 procent masowych krzemu jako SiO2, 26-30 procent masowych glinu jako A l 2O3, 4-10 procent masowych zelaza jako Fe2C O 3 , 0, 2-4, 5 procent masowych wapnia jako CaO, 1, 1-1 6 procent masowych magnezu jako MgO w ilosci 15-37 procent masowych w przeliczeniu na substancje nielotne, oraz ewentualnie 0, 1 do 2, 0 procent masowych srodków pomocniczych z grupy organicznych pochodnych krzemu, tytanu i cyrkonu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest farba epoksydowa o dużej odporności powłoki na działanie czynników mechanicznych 1 korozyjnych, w której jako wypełniacz lamelarny zastosowano mikropłatki otrzymane w wyniku rozbicia mikrosfer lekkich.

Znane są farby barierowe o zmniejszonej przenikalności elektrolitów i gazów, które otrzymuje się zwykle w wyniku dodatku pigmentów czy wypełniaczy lamelarnych (w kształcie piątków), tworząc nieorganiczną barierę w powłoce organicznej, utrudniając przenikanie czynników agresywnych.

Spośród pigmentów i wypełniaczy lamelarnych można rozróżnić takie jak: mika, błyszcz żelaza, płatki szklane - znane z opisów japońskich 59/170 161, 85/13 346, 87/013 350 oraz metaliczne: aluminium, cynk, ołów;, stal nierdzewna, nikiel i miedzonikiel, które po wymieszaniu ze spoiwem i naniesieniu powłoki, układają się w przybliżeniu równolegle do podłoża warstwami. To właśnie zjawisko zapewnia ochronę przed korozją podłoża metalowego oraz lepsze parametry fizyko-nechaniczne powłoki. Wypełniacze lamelarne mogą niemal całkowicie wyeliminować lub znacznie zmniejszyć penetracje czynników szkodliwych, takich jak: związki chemiczne, woda, woda morska, mgła solna, wilgoć, gazy, Przyczyniają się one również do zmniejszenia skurczu żywicy podczas utwardzania, co znacznie zmniejsza naprężenia wewnętrzne i zapobiega pękaniu powłoki. Ponadto powłoki z pigmentami czy wypełniaczami lamelarnymi mogą znosić gwałtowne szoki termiczne bez utraty przyczepności i powstawania pęknięć. Charakteryzują się one podwyższonym modułem elastyczności oraz wyższą gęstością usieciowania, co prowadzi do znacznego wzrostu odporności cieplnej oraz wytrzymałości mechanicznej, a szczególnie wzrostu odporności na ścieranie.

Z polskiego opisu patentowego Nr 141 629 znana jest masa podłogowa oparta na niskocząsteczkowej żywicy epoksydowej, zawierająca plastyfikatory, utwardzacze i wypełniacze takie jak keramzyt o uziarnieniu do 5 mm oraz mikrosfery suche o ciężarze nasypowym 0,35-0,42 g/cm3. Mikrosfery odznaczają się stosunkowo niewysokimi parametrami, wytrzymałościowymi. Prowadzone wieloletnie badania w kierunku wykorzystania mikrosfer jako wypełniacza do farb epoksydowych do specjalnych zastosowań, nie dały pozytywnych wyników. Dodatek mikrosfer nie wpływa na poprawę parametrów fizyko-mechanicznych powłok. Powłoki te są kruche i mało odporne na zcieranie i środowiska agresywne.

W trakcie prowadzonych badań nieoczekiwanie stwierdzono, że w wyniku zastosowania w farbie epoksydowej jako wypełniacza lamelarnego mikropłatków otrzymanych według specjal162 691 nej technologii przez rozbicie mikrosfer lekkich, uzyskuje się farbę epoksydową o dużej odporności powłoki na działanie czynników mechanicznych oraz środowisk agresywnych. Stwierdzono, że tylko mikropłatki o wielkości cząstek 40-80 mikrometrów dają powłoki o założonych parametrach fizyko-mechanicznych. Mikropłatki stanowią mieszaninę cząstek różnego kształtu i wielkości o niejednolitej strukturze wewnętrznej. Grubość cząstek wynosi 2-10 mikrometrów. Zachowanie odpowiednich parametrów technologicznych pozwala uzyskać mikropłatki o odpowiedniej wielkości. Skład chemiczny mikropłatków jest następujący: krzem jako S1O2 - 49 do 61% masowych, glin jako Al2⁰3 - 26 do 30% masowych, żelazo jako Fe₂O3 - 4 do 10 % masowych, wapń jako CaO - 0,2-4,5% masowych, magnez jako MgO - 1,1-1,6% masowych. Zaletą mikropłatków jako wypełniacza jest ich obojętny charakter.

Farba według wynalazku zawiera w przeliczeniu na substancje nielotne 53-73 procent masowych polimeru powłokotwórczego typu epoksydowego sieciowanego poliaminami, poliaminoamidami lub ich adduktami z żywicą epoksydową, względnie związkami polifunkcyjnymi zawierającymi aktywny atom wodoru z grupy NH, NH2, SH, pigmenty, obciążniki, rozpuszczalniki oraz od 15-37 procent masowych mikropłatków, otrzymanych w wyniku rozbicia mikrosfer lekkich, których grubość cząstek wynosi 2-10 mikrometrów a średnica 40-80 mikrometrów. Skład chemiczny mikropłatków: 49-61% masowych krzemu jako S1O2, 26-30% masowych glinu jako Al^3, 4-10% masowych żelaza jako Fe2O3, 0,2-4,5% masowych wapnia jako CaO, 1,1-1,64 masowych magnezu jako MgO.

Farby zawierające niższy od przewidzianego według wynalazku udział mikropłatków charakteryzują się złą przyczepnością do podłoża oraz podwyższoną kruchością. Wyższa zawartość mikropłatków powoduje natomiast zmniejszenie wytrzymałości powłok na ścieranie oraz zmniejszenie ich odporności na rozcieńczone roztwory kwasów i zasad. Podwyższenie zawartości mikropłatków w powłoce do 37 procent masowych bez pogorszenia jakości powłoki można uzyskać przez dodatek do farby odpowiednich środków sprzęgających lub inaczej promotorów adhezji, w ilości 0,1-2,0 procent masowych, z grupy organicznych pochodnych krzemu, tytanu i cyrkonu.

W czasie przeprowadzonych badań powłok farby epoksydowej wypełnionej mikropłatkami okazało się, że charakteryzuje się ona dużą odpornością na ścieranie, dużą wytrzymałością mechaniczną oraz dużą odpornością na działanie takich czynników korozyjnych jak mgła solna, woda morska, rozcieńczone roztwory kwasów i zasad, w porównaniu z powłokami z żywic epoksydowych zawierających takie konwencjonalne obiążniki jak mączka kwarcowa, baryt, szpat ciężki, talk. Dodatkową zaletą farby jest możliwość jej nakładania w grubych warstwach rzędu 400-600 mikrometrów. Przy odpowiednio przygotowanym podłożu metodą strumieniowo-ścierną do stopnia czystości SA 2^2 według SIS 055900-1967 i odtłuszczeniu rozpuszczalnikiem organicznym, nie wymaga ona stosowania powłoki gruntowej.

Powłoka epoksydowa z udziałem mikropłatków charakteryzuje się podobnymi właściwościami jak powłoki z udziałem płatków szklanych, które są surowcem wielokrotnie droższym od mikropłatków.

Ze względu na bardzo dobre własności mechaniczne oraz odporność na czynniki agresywne farbę epoksydową z mikropłatkami można stosować w przemyśle chemicznym do malowania zbiorników, kolumn, wież i pomp, przemyśle wodociągowym do malowania zbiorników, basenów,, rurociągów:, w przemyśle stoczniowym do zabezpieczania statków głównie w rejonach zmiennego zanurzenia, dziób, pokłady, rampy wyjazdowe, ściany i grodzie ładowni na statkach do przewozu ładunków masowych oraz jako pokrycie lądowisk helikopterów i w transporcie. Ponadto mikropłatki mogą być stosowane do wzmocnienia wszelkiego rodzaju powłok zarówno nawierzchniowych, gruntowych jak i przeciwporostowych.

Niżej podane przykłady wyjaśniają wynalazek.

Przykład I. Farba epoksydowa z mikropłatkami. Do ciekłej żywicy epoksydowej o masie cząsteczkowej 450-500 w ilości 25 części masowych dodaje się 14 części masowych czerwieni żelazowej, 7 części masowych talku, 3 części masowych środków zwilżających i zagęszczających, 2,5 części masowych rozpuszczalnika aktywnego lub plastyfikatora oraz 11 części masowych ksylenu lub mieszaniny rozpuszczalników (ksylen, cykloheksanon, butanol

162 691 w stosunku masowym 3:1:1) oraz 20 części masowych mikropłatków. Farbę dysperguje się lub uciera. Przed użyciem farbę miesza się z żywicą poliamidową aromatyczną o liczbie aminowej 280 mg KOH/g w ilości 17,5 części masowych. Farba zawiera w przeliczeniu na substancje nielotne 22 procent masowych mikropłatków, a sumaryczna zawartość pigmentów i obciążników w powłoce wynosi 47.

Przykład II. Farba epoksydowa z mikropłatkami. Do ciekłej żywicy epoksydowej o masie cząsteczkowej około 450-500 w ilości 21 części masowych dodaje się 14 części masowych czerwieni żelazowej, 7 części masowych talku 3,5 części masowych środków zwilżających i zagęszczających, 2,5 części masowych aktywnego rozpuszczalnika lub plastyfikatora, 11 części masowych ksylenu lub mieszaniny rozpuszczalników (ksylen, cykloheksanon, butanol w stosunku masowym 3:1:1) oraz 20 części masowych mikropłatków. Farbę dysperguje się lub uciera. Przed użyciem farbę miesza się z żywicą poliamidowo-imidazolinową o liczbie aminowej 230-260 mg KOH/g w ilości 21 części masowych. Farba zawiera w przeliczeniu na substancje nielotne 22 procent masowych mikropłatków, a sumaryczna zawartość pigmentów i obciążników w powłoce wynosi 47 procent objętościowych.

Przykład III. Farba epoksydowa z promotorem adhezji i z mikropłatkami. Do ciekłej żywicy epoksydowej o masie cząsteczkowej około 450-500 w ilości 22 części masowych dodaje się 12 części masywych czerwieńi lezazowej, 6 cśęici masywych tlaku, części masowych aktywnego rozpuszczalnika lub plastyfikatora, 2,5 części masowych środków zwilżających i zagęszczających, 9,5 części masowych ksylenu lub mieszaniny rozpuszczalników (ksylen, cykloheksanon, butanol w stosunku masowym 3:1:1), 0,1-2 części masowych promotora adhezji korzystnie pochodnych organicznych krzemu, tytanu lub cyrkonu, np.: -amiiapzopylotzietaksysilai, izopropylotzi/N-etyloameiootytoamino/tytaπiaπ, neaallalsytzi/etylenadiαmiiOotylo/cyzkaneai, oraz 28 ^ęciń maaewęhC rlZappłtlkew. Fr^ę dysperguje się lub uciera. Przed użyciem farbę miesza się z żywicą poliamidową aromatyczna o liczbie aminowej 280 mg KOH/g w ilości 15 części masowych. Farba zaeioza w przeliczeniu na substancje nielotne 31 procent masowych mikropłatlów.

Przykład IV. Farba epoksydowa z mikzapłatkami i promotorem adhezji. Do ciekłej żywicy epoksydowej o masie cząsteczkowej około 450-500 w ilości 17,5 części masowych dodaje się 12 części masowych ezeroίeci lαZaeowej, 6 cęciciInaeyęych tku,., 3,0 części masowych aktywnego roamuęzaιiilińa lub plastrlakazoeu, ń . 5 ęścici maeoęych środków zwilżających i zgcszęzająęych, 9,5 części masowych ksylenu lub mieszaniny rozpuszczalników (ksylen, cykloheksanon, butanol w stosunku masowym 3:1:1), 0,1-2,0 części masowych promotora adhezji (jak w przykładzie III), oraz 28,0 części masowych i^^op^^ów. Farbę dysperguj cię lub uciera. Przed użyciem farbę miesza się z jywżeę potiamidoeoimidazolenową o liczbie aminowej 230-260 mg KOH/g w ilości 17,5 części masowych. Farba zawiera w przeliczeniu na substancje nielotne 31,0 procent masowych mikrapłαtlów.

Powłoki farb według wynalazku przedstawione w przykładach od I-IV charakteryzują się dobrą odpornością na działanie czynników mechanicznych i nie ulegają uszkodzeniu podczas badania odporności na uderzenia przy użyciu młota spadowego o masie bijaka 18 kg z wysokości 3 metrów. Zaznaczyć trzeba, że powłoki odznaczają się wysoką odpornością na ścieranie. Badana aparatem Tabera według PN-76/C-81516, odporność na ścieranie wynosi 80-130 melromeligramów, natomiast bez mikzopłatkóe powyżej 200 miligramów. Odporność na ścieranie powłoki z mikrosferami wynosi natomiast około 400 miligramów.

Powłoki według wynalazku charakteryzują się dużą odpornością na działanie mgły solnej oraz wody morskiej. Nie ulegają one zmianom po długotrwałym przebywaniu w komorze solnej (90 cykli), w 3 procentowym roztworze chlorku sodu (60 cykli). Nie zaobserwowano żadnych zmian po przebywaniu powłok w atmosferze przemysłowej (200 cykli). Powłoki te charakteryzują się również dobrą odpornością na rozcieńczone roztwory kwasów i zasad. Nie obserwuje się żadnych zmian w powłokach po 30 cyklach zanurzenia w 10 procentowym roztworze wodnym H2S04 oraz po 30 cyklach zanuzzonia w 5 procentowym roztworze wodnym NaOH. Dla farb nie zawierających mikropłatlóe w roztworze kwasu czy zasady obserwowano powstawanie pęcherzy

162 691 w powłoce po 3 dobach zanurzenia. Podobną odporność na roztwory kwasów i zasad wykazały powłoki z udziałem mikrosfer jako wypełniacza.

162 691

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Farba epoksydowa o dużej odporności na działanie czynników mechanicznych i korozyjnych, w której substancje błonotwórczą stanowią polimery powłokotwórcze typu epoksydowego sieciowane poliaminami, poliaminoamidami lub ich adduktami z żywicą epoksydową, względnie związkami polifunkcyjnymi zawierającymi aktywny atom wodoru z grupy NH, NH₂, SH, zawierająca pigmenty i obciążniki, rozpuszczalniki, oraz typowe dla tego typu wyrobów lakierowych środki pomocnicze, znamienna tym, że składa się w przeliczeniu na substancje nielotne z 53-73 procent masowych polimeru powłokotwórczego a w charakterze wypełniacza lamelarnego zawiera mikropłatki, otrzymane w wyniku rozbicia mikrosfer lekkich, których grubość cząstek wynosi 2-10 mikrometrów a średnica 40-80 mikrometrów, składające się z 49-61 procent masowych krzemu jako SiO₂, 26-30 procent masowych glinu jako AI2O3, 4-10 procent masowych żelaza Fe₂Oj, 0,2-4,5 procent masowych wapnia jako CaO, 1,1-1,6 procent masowych magnezu jako MgO w ilości 15-37 procent masowych w przeliczeniu na substancje nielotne, oraz ewentualnie 0,1 do 2,0 procent masowych środków pomocniczych z grupy organicznych pochodnych krzemu, tytanu i cyrkonu.