RU2218374C1

RU2218374C1 - Composition for anticorrosion coating

Info

Publication number: RU2218374C1
Application number: RU2002107038A
Authority: RU
Inventors: О.К. Бабакова; Т.В. Огородникова; Ю.А. Писаренко; Л.А. Серафимов; В.С. Тимофеев
Original assignee: Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: anticorrosion protection for large metal containers, pipelines etc. SUBSTANCE: the invention is dealt with compositions for application of the anticorrosion coatings on ferrous metals and can be used for corrosion inhibition of large-sized metal containers, pipelines, that are subjected to actions of precipitations, air and aqueous mediums. The coating composition includes copolymer of vinyl ether and methylmethacrylate, which after transpiration of the dissolvent covers metals with a protecting film preserving metal from destruction. EFFECT: the composition is simple in manufacturing and does not require special means for its application on metalworks. 1 cl, 9 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозийного покрытия на черные металлы и может быть использовано для антикоррозийной защиты крупногабаритных металлических емкостей, трубопроводов, находящихся под воздействием воздушных и водных агрессивных сред. The invention relates to compositions for applying an anticorrosive coating to ferrous metals and can be used for anticorrosive protection of large-sized metal containers, pipelines under the influence of air and water aggressive environments.

Особенно актуальна задача создания антикоррозийных покрытий для защиты металлических поверхностей труб и оборудования, работающего в травильном отделении листопрокатных цехов, трубопроводов, находящихся на открытом воздухе, вблизи производственных предприятий, имеющих выбросы в атмосферу и подверженных осадкам с рН≥6. The task of creating anticorrosion coatings for protecting the metal surfaces of pipes and equipment operating in the pickling department of sheet-rolling workshops, pipelines located in the open air, near industrial enterprises that have emissions into the atmosphere and are prone to precipitation with pH≥6, is especially urgent.

Наиболее рациональными являются в этом случае покрытия на основе полимерных связующих, так как обеспечивают простоту нанесения на крупногабаритные изделия распылением. The most rational in this case are coatings based on polymer binders, as they provide ease of spraying of large products.

Широко используются в качестве антикоррозийных защитных покрытий композиции на основе акриловых полимеров (полиакриловой, полиметакриловой, полиметилметакрилата, полиакрилонитрила). Widely used as anticorrosive protective coatings are compositions based on acrylic polymers (polyacrylic, polymethacrylic, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile).

Известны [1 - авт. св. 147276, кл. С 08 Д 3/80,1962 СССР; 2 - патент США 4045393, кл. C 08 L 91/00, 1997 г.; 3 - авт. св. 2058357, кл. 6 С 09 D 129/14, 183/04, 5/08] антикоррозийные покрытия на основе полиметакриловой кислоты и полиметилметакрилата, предназначенные для защиты внутренних поверхностей вспомогательного котельного оборудования. Покрытия представляют собой продукт полимеризации метилметакрилата (ММА), полиметилметакрилата (ПММА) с добавлением 0,5% диметиланилина и 1,5-4,5% инициатора (перекиси бензоила) в виде 30% дисперсии его в дибутилфталате. Недостатком этих покрытий являются недостаточная термостойкость, длительный срок сушки после нанесения покрытий, склонность к растрескиванию из-за старения, кроме того, в состав покрытий входит смесь, содержащая фенолформальдегидную смолу, оксид хрома и асбест - вещества не удовлетворяющие требованиям экологии. Known [1 - ed. St. 147276, cl. S 08 D 3 / 80.1962 USSR; 2 - US patent 4045393, CL. C 08 L 91/00, 1997; 3 - author St. 2058357, cl. 6 C 09 D 129/14, 183/04, 5/08] anticorrosion coatings based on polymethacrylic acid and polymethyl methacrylate, designed to protect the internal surfaces of auxiliary boiler equipment. Coatings are the product of the polymerization of methyl methacrylate (MMA), polymethyl methacrylate (PMMA) with the addition of 0.5% dimethylaniline and 1.5-4.5% initiator (benzoyl peroxide) as a 30% dispersion of it in dibutyl phthalate. The disadvantage of these coatings is insufficient heat resistance, long drying time after coating, tendency to crack due to aging, in addition, the composition of the coatings includes a mixture containing phenol-formaldehyde resin, chromium oxide and asbestos - substances that do not meet environmental requirements.

Ближайшей по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является антикоррозионная композиция, включающая связующее на битумной основе, лак КO815, лак КO915 и толуол (патент RV 94003348 Россия, кл. С 09 Д 195/00, Комлев Н.А., Сиваков В.А., Веженков И.В., 1995 г. ). Состав наносится на металлические поверхности кистью путем многократного покрытия. The closest in technical essence and the achieved result to the alleged invention is an anticorrosive composition comprising a binder on a bitumen basis, varnish KO815, varnish KO915 and toluene (patent RV 94003348 Russia, class 09 D 195/00, Komlev N.A., Sivakov B .A., Vezhenkov I.V., 1995). The composition is applied to metal surfaces with a brush by repeated coating.

Предлагаемая авторами композиция имеет недостаточную коррозионную стойкость, обладает низкой морозостойкостью, что приводит к быстрому растрескиванию покрытия, низкой адгезии, и имеет черный цвет, который недостаточно эстетично выглядит в производственных помещениях. The composition proposed by the authors has insufficient corrosion resistance, low frost resistance, which leads to rapid cracking of the coating, low adhesion, and has a black color that does not look aesthetically pleasing in production rooms.

Из-за высокой вязкости предлагаемое авторами покрытие имеет повышенный расход на 1 м. Due to the high viscosity, the coating proposed by the authors has an increased consumption of 1 m.

Целью предполагаемого изобретения является повышение химической стойкости, повышение адгезии, повышение влагонепроницаемости и морозостойкости. The aim of the proposed invention is to increase chemical resistance, increase adhesion, increase moisture resistance and frost resistance.

Поставленная цель достигается тем, что антикоррозийная композиция в качестве связующего содержит сополимер винилбутилового эфира и метилметакрилата в присутствии сольвента и динитрилазоизомасляной кислоты с остаточным содержанием винилбутилового эфира 15-20 мас.% при следующем соотношении компонентов: сополимер винилбутилового эфира и метилметакрилата 15-25 мас.%, толуол - остальное. The goal is achieved in that the anticorrosive composition as a binder contains a copolymer of vinyl butyl ether and methyl methacrylate in the presence of a solvent and dinitrilazoisobutyric acid with a residual content of vinyl butyl ether of 15-20 wt.% With the following ratio of components: copolymer of vinyl butyl ether and methyl methacrylate 15-25 wt.%. toluene is the rest.

Сополимер ВБМ получают совместной сополимеризацией метилметакрилата и винилбутилового эфира в присутствии сольвента и катализатора - динитрилазоизомасляной кислоты. После вызревания сополимер ВБМ с остаточным количеством эфира 15-20 мас.% растворяют в толуоле. Добавление в систему сольвента улучшает качество антикоррозийной композиции, не требует дополнительной ректификации непрореагировавшего винилбутилового эфира и снижает расходную норму по эфиру. Доведение композиции до требуемой вязкости осуществляется толуолом. Анализ проводится на визкозиметре ВЗ-3. The VBM copolymer is obtained by the copolymerization of methyl methacrylate and vinyl butyl ether in the presence of a solvent and a catalyst, dinitrilazoisobutyric acid. After ripening, the VBM copolymer with a residual amount of ether of 15-20 wt.% Is dissolved in toluene. The addition of a solvent to the system improves the quality of the anticorrosion composition, does not require additional rectification of unreacted vinyl butyl ether and reduces the consumption rate for ether. Bringing the composition to the desired viscosity is carried out with toluene. The analysis is carried out on a VZ-3 viscometer.

15-25 мас.% раствор сополимера ВБМ в толуоле - прозрачная однородная жидкость без механических примесей от бесцветного до светло-желтого цвета. Условная вязкость 50-80 сСт. Плотность пленки по маятниковому прибору М-3 0,5 условных единиц. Массовая доля нелетучих 15-25 мас.%. Обладает высокой адгезией к металлическим поверхностям, равной 1-2 балла. В нем хорошо растворяются различные пигменты, что придает покрытию любой цвет. 15-25 wt.% Solution of VBM copolymer in toluene is a transparent homogeneous liquid without mechanical impurities from colorless to light yellow. Conditional viscosity of 50-80 cSt. The density of the film according to the pendulum device M-3 is 0.5 conventional units. Mass fraction of non-volatile 15-25 wt.%. It has high adhesion to metal surfaces, equal to 1-2 points. Various pigments dissolve well in it, which gives the coating any color.

В заявленной композиции в качестве сополимера винилбутилового эфира и метилметакрилата для достижения поставленных технических целей могут быть использованы сополимеры с различным содержанием исходных мономеров. Характеристика свойств раствора сополимеров представлена в табл.7. Как видно по результатам исследований исходное соотношение винилбутиловый эфир : метилметакрилат не влияет на адезию, морозостойкость, влагопроницаемость и коррозионную стойкость, на вышеуказанные свойства влияет только содержание сополимера в композиции. In the claimed composition, as a copolymer of vinyl butyl ether and methyl methacrylate, copolymers with different contents of the starting monomers can be used to achieve the stated technical goals. The characteristics of the copolymer solution properties are presented in Table 7. As can be seen from the research, the initial ratio of vinyl butyl ether: methyl methacrylate does not affect adhesion, frost resistance, moisture permeability and corrosion resistance, only the copolymer content in the composition affects the above properties.

Наличие в составе композиции 15-20 мас.% винилбутилового эфира благодаря высокой его летучести значительно уменьшает время высыхания антикоррозийной композиции при нанесении последней на металлы. Кроме того, упрощает технологию изготовления покрытия, так как не требует дополнительной ректификации при выбранном соотношении исходных мономеров. Увеличение остаточного содержания винилбутилового эфира до более 20 мас.% нецелесообразно, т.к. стоимость эфира дороже толуола в 5 раз. The presence in the composition of the composition of 15-20 wt.% Vinyl butyl ether due to its high volatility significantly reduces the drying time of the anticorrosive composition when applied to metals. In addition, it simplifies the manufacturing technology of the coating, since it does not require additional rectification at a selected ratio of the starting monomers. An increase in the residual content of vinyl butyl ether to more than 20 wt.% Is impractical, because the cost of ether is 5 times more expensive than toluene.

Испытания образцов, покрытых раствором сополимера ВБМ, проводилось весовым методом по ГОСТ 7025-78. Нанесение покрытий на предварительно обезжиренные образцы осуществлялось путем окунания образцов в толуольный раствор сополимера ВБМ и последующего высушивания. Testing of samples coated with a VBM copolymer solution was carried out by the gravimetric method according to GOST 7025-78. Coating of pre-fat-free samples was carried out by dipping the samples in toluene solution of VBM copolymer and subsequent drying.

Испытания проводились в следующих средах:
3% водный раствор NaOH,
3% водный раствор H₂SO₄,
хозвода (pН 6-8).The tests were carried out in the following environments:
3% aqueous solution of NaOH,
3% aqueous solution of H ₂ SO ₄ ,
household (pH 6-8).

Толщина покрытия при числе слоев покрытия n=2 раствором, содержащим 15 мас.% сополимера ВБМ, равнялась 0,000078 м. Толщина покрытия при числе слоев покрытия n= 3 раствором, содержащим 25 мас. % сополимера ВБМ, равнялась 0,00012 м. Для сравнения брались образцы без покрытия и образцы, покрытые лаком-прототипом по той же технологии. Недостатками прототипа являются следующие. The coating thickness with the number of coating layers n = 2 with a solution containing 15 wt.% VBM copolymer was 0.000078 m. The coating thickness with the number of coating layers n = 3 with a solution containing 25 wt. % VBM copolymer, equal to 0.00012 m. For comparison, samples were taken without coating and samples coated with a prototype varnish using the same technology. The disadvantages of the prototype are as follows.

1. Низкая морозостойкость покрытия. Количество циклов замораживания образцов, покрытых лаком-прототипом, составляет 20. 1. Low frost resistance of the coating. The number of freezing cycles of samples coated with a prototype varnish is 20.

2. Гидрофильность покрытия по отношению к влаге. В результате водопоглощения коррозия металлов усиливается и наблюдается большая потеря массы образцов. Степень коррозии металла ст.3, покрытого лаком, 3-4 балла. 2. The hydrophilicity of the coating with respect to moisture. As a result of water absorption, the corrosion of metals intensifies and a large loss in mass of the samples is observed. The degree of corrosion of metal st.3, varnished, 3-4 points.

3. Не обладает стойкостью в агрессивных средах с рН 7. 3. Does not have resistance in aggressive environments with pH 7.

4. Черный цвет покрытия не позволяет использовать для покраски трубопроводов в промышленных помещениях в зависимости от типа транспортируемого материального потока. 4. The black color of the coating does not allow the use for painting pipelines in industrial premises, depending on the type of material flow.

Достоинства композиции защитного антикоррозионного покрытия металла по сравнению с прототипом следующие. The advantages of the composition of the protective anti-corrosion coating of metal in comparison with the prototype are as follows.

1. Стойкость металла коррозии благодаря покрытию повышается на 6 баллов (табл. 2 и 3 ). 1. The resistance of the metal to corrosion due to the coating increases by 6 points (Tables 2 and 3).

2. Морозостойкость покрытия в 7-8 раз выше, чем у прототипа (табл.5). 2. Frost resistance of the coating is 7-8 times higher than that of the prototype (table 5).

3. Влагопроницаемость покрытия в 3-4 раза меньше, чем у прототипа (табл. 2 и 3). 3. The moisture permeability of the coating is 3-4 times less than that of the prototype (table. 2 and 3).

4. Покрытие стойко в водно-воздушных агрессивных средах с рН 7. 4. The coating is resistant in aqueous-air aggressive environments with pH 7.

5. Адгезия покрытия к поверхности металла в 2 раза лучше, чем у прототипа (табл.6). 5. The adhesion of the coating to the metal surface is 2 times better than that of the prototype (table 6).

Количественный интервал по содержанию сополимера ВБМ в толуоле (15-25 мас.%) обусловлен тем, что при содержании сополимера ВБМ в растворе менее 15 мас. % количество покрытия меньше и соответственно отслоение полимерной пленки происходит быстрее. При содержании сополимера ВБМ более 25 мас.% - увеличивает толщину пленки и расход покрытия на 1 м. На качественные показатели увеличение содержания сополимера ВБМ до более 25 мас.% уже не влияет. The quantitative range for the content of VBM copolymer in toluene (15-25 wt.%) Is due to the fact that when the content of VBM copolymer in solution is less than 15 wt. % the amount of coating is less and, accordingly, the delamination of the polymer film is faster. When the content of VBM copolymer is more than 25 wt.% - it increases the film thickness and coating consumption by 1 m. An increase in the content of VBM copolymer to more than 25 wt.% No longer affects the quality indicators.

Таблицы 1-9 см. в конце описания. Tables 1-9 see at the end of the description.

Claims

Composition for anticorrosive coating of metal based on methyl methacrylate and toluene, characterized in that the binder contains a copolymer of vinyl butyl ether and methyl methacrylate obtained by copolymerization of vinyl butyl ether and methyl methacrylate in the presence of a solvent and azoisobutyric acid dinitrile with a residual content of vinyl butyl ether of 15-20% butyl butyl. the following ratio of components:

A copolymer of vinyl butyl ether and methyl methacrylate 15-25 wt.%

Toluene Else