RU2312875C1 - Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками - Google Patents
Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312875C1 RU2312875C1 RU2006109416/04A RU2006109416A RU2312875C1 RU 2312875 C1 RU2312875 C1 RU 2312875C1 RU 2006109416/04 A RU2006109416/04 A RU 2006109416/04A RU 2006109416 A RU2006109416 A RU 2006109416A RU 2312875 C1 RU2312875 C1 RU 2312875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- nanotubes
- coating
- tubes
- vol
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к многослойным грунтовочным покрытиям для антикоррозионной защиты металлических металлоконструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред. Многослойное покрытие общей толщиной 220-240 мкм состоит из грунтовочного слоя толщиной 80-100 мкм, промежуточного слоя толщиной 70-90 мкм и покрывного слоя. Грунтовочный, промежуточный и покрывной слои сформированы из лакокрасочного материала на основе пленкообразующего и содержащего 10-48 об.% углеродных нанотрубок, 40-86 об.% высокодисперсного цинкового наполнителя. Изобретение позволяет повысить стойкость к воздействию агрессивной среды и продлить срок службы покрытия. 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям для антикоррозионной защиты металлических конструкций и может быть использовано для всех металлических конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред.
Известна водная композиция для покрытия, содержащая 5-95 мас.%, по меньшей мере, одного набухаемого в щелочи полимера типа ядро-оболочка и 95-5 мас.%, по меньшей мере, одного полиуретана, причем сумма мас.%, указанных для полимеров, всегда составляет 100 мас.%, где набухаемым в щелочи полимером типа ядро-оболочка является сополимер, полученный в две или более стадий эмульсионной полимеризацией и полученной сополимеризацией на первой стадии (см. патент РФ №2254351, МПК С09D 175/04).
Недостатком водной композиции является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающего вследствие использования водной композиции и щелочи.
Известна также водная эпоксидная коррозионностойкая грунтовка, содержащая водное эпоксидное соединение, отверждающий агент и безхроматный ингибирующий коррозию пигмент (см. патент RU №2003134603, МПК С09D 151/00, G09D 5/02).
Недостатком этого технического решения является возникновение коррозии металлических конструкций под слоем покрытия, возникающего вследствие использования водного эпоксидного соединения и склонности его к растрескиванию при температурных перепадах.
Известно многослойное антикоррозионное металлосодержащее покрытие, состоящее из грунтовочного слоя, включающего, по меньшей мере, два слоя, сформированных из материала, содержащего высокодисперсный порошок цинка в среде органоразбавляемого термопластичного связующего, с последующим нанесением, по меньшей мере, одного покрывного слоя (см. патент РФ №2155784, МПК С23С 28/00).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащий пленкообразующие вещества, высокодисперсный цинковый порошок и углеродные нанотрубки (см. патент JP 2005068278, А, 17.03.2005).
Недостатком известного лакокрасочного материала является низкая стойкость к воздействию агрессивной среды, а срок службы антикоррозионной защиты не превышает 5-7 лет.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности антикоррозионной защиты металлоконструкций и обеспечении более длительного срока службы антикоррозионного покрытия, за счет увеличения прочности лакокрасочного покрытия, обусловленного введением нанотрубок. Применение углеродных нанотрубок, вследствие их высокой электропроводности, выравнивает электрический потенциал покрытия, при этом получается композитный материал, который позволяет уменьшить количество высокодисперсного цинкового порошка. (При обычном применении высокодисперсного цинкового порошка его количество равно 90-93% по объему, так как иначе не будет непосредственного контакта между частицами цинка и, как следствие этого, протекторной защиты. Кроме того, такая защита обладает нестабильными физико-химическими свойствами и временными характеристиками.) При этом электропроводность между частицами высокодисперсного цинкового порошка обеспечивается за введения углеродных нанотрубок, что не только повышает эффективность протекторной защиты, но и позволяет снизить количество высокодисперсного цинкового порошка до 40% по объему. В известных системах покрытия углеродные нанотрубки используются только для увеличения стойкости покрытия к истиранию (разрушения). Кроме того, при количестве 10-48% по объему обеспечивается достаточная прочность конструкции за счет присутствия в композите высокодисперсного цинкового порошка.
Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащий пленкообразующие вещества и высокодисперсный цинковый порошок и углеродные нанотрубки, выполнен в виде многослойного антикоррозионного покрытия, состоящего из грунтовочного слоя толщиной 80-100 мкм, промежуточного слоя толщиной 70-90 мкм и покрывного слоя, сформированных из лакокрасочного материала на основе пленкообразующего, и содержащего от 10 до 48% объема углеродных нанотрубок, от 40 до 86% объема высокодисперсного цинкового наполнителя, и общей толщиной 220-240 мкм.
Элекропроводность углеродных нанотрубок в несколько раз превышает электропроводность меди, что обеспечивает не только надежный электрический контакт, но и стекание статических зарядов с поверхности лакокрасочного материала, обеспечивая большую электробезопасность конструкции.
Углеродные нанотрубки - одномерный углеродный материал - были открыты около 10 лет назад. Новая молекулярная форма углерода открыла целую серию новых и неожиданных физических, механических и химических свойств. Эти уникальные свойства сделали нанотрубки ключевым элементом нанотехнологий.
Нанотрубки в настоящее время в основном используются при изготовлении молекулярных электронных устройств, нанотранзисторов и элементов памяти. Благодаря уникальным механическим свойствам нанотрубок из них можно также изготавливать углеродные композиты чрезвычайной прочности для автомобильной и аэрокосмической промышленности.
Углеродные нанотрубки обладают примерно в 100 раз большей жесткостью, чем сталь, обладая в шесть раз меньшей плотностью, проводя при этом электрический ток.
Углеродные каркасные структуры - это большие молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода. Можно даже говорить, что углеродные каркасные структуры - это новая аллотропная форма углерода (в дополнение к давно известным: алмазу и графиту). Главная особенность этих молекул - это их каркасная форма: они выглядят как замкнутые, пустые внутри "оболочки", например фуллерен С60 (фиг.1а), после того как была разработана методика получения фуллеренов в макроскопических количествах, было обнаружено множество других, как более легких, так и более тяжелых фуллеренов: начиная от С20 (минимально возможного из фуллеренов) и до С70, C82, С96, и выше (некоторые из них показаны на фиг.1).
Фиг.1. Некоторые представители фуллеренов: а) С60, в) С60, с) С80.
Были также обнаружены длинные, цилиндрические углеродные образования, получившие названия нанотрубок (фиг.2).
Фиг.2. Примеры нанотрубок.
Нанотрубки могли быть большие и маленькие, однослойные и многослойные, прямые (фиг.2а, б) и спиральные (фиг.2в) (см. Pan et al. "Very long carbon nanotubes". Nature 394 (1998) 631). Несмотря на кажущуюся хрупкость и даже ажурность, нанотрубки оказались на редкость прочным материалом, как на растяжение, так и на изгиб.
Как показывают результаты экспериментов и численного моделирования, модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали. В настоящее время максимальная длина нанотрубок составляет десятки и сотни микронов, а диаметр от 20 до 50 нм. Для решения поставленной задачи возможно применение и более длинных нанотрубок, а диаметр не имеет значения, хотя нанотрубки с одинаковым диаметром обеспечивают более стабильные физико-химические свойства.
Дисперсность цинкового наполнителя от 20 до 100 нм.
В качестве пленкообразующих веществ могут быть использованы любые материалы, применяемые для защиты металлических конструкций от коррозии методом окрашивания (см., например, СТП 001-95, Защита металлических конструкций мостов от коррозии методом окрашивания, корпорация "Трансстрой", Москва, 1995), при этом дополнительное введение углеродных нанотрубок и цинкового наполнителя не влияет на технологические процессы при нанесении покрытия, а долговечность любого лакокрасочного покрытия будет возрастать. Кроме того, это будет происходить для любого покрытия включая и однослойное. Однако однослойные покрытия, считаются на сегодняшний день неперспективными и используются только для временной защиты при транспортировке конструкции к месту установки.
При приготовлении лакокрасочного покрытия первоначально производится перемешивание цинкового наполнителя и нанотрубок. После этого смесь цинкового наполнителя и нанотрубок добавляется в пленкообразователи, перемешивается и наносится на защищаемую поверхность, предварительно очищенную от ржавчины и обезжиренную. Последующие слои наносятся после отвердения предыдущего слоя. Перед тем как наносить первый (грунтовочный) слой, проводится очистка металла от ржавчины (если она присутствует) и обезжиривание. Эти операции следует производить в соответствии с СТП 001-95, Защита металлических конструкций мостов от коррозии методом окрашивания, корпорация "Трансстрой", Москва, 1995 или другими нормативными документами.
Наиболее целесообразно в умеренных условиях эксплуатации использовать в поверхностном слое углеродные нанотрубки без заполнения цинком, так как протекторная защита будет происходить только после разрушения поверхностного слоя.
Новым в предлагаемом решении является использование новых материалов и технологий, которые совсем недавно начали применяться в микроэлектронной промышленности для создания более дешевых и быстродействующих процессоров. Применение нанотрубок в лакокрасочной промышленности позволяет не только снизить стоимость производства антикоррозиционных материалов, но и увеличить продолжительность безремонтной эксплуатации до 25-28 лет.
Преимущества нового лакокрасочного покрытия для защиты металлических конструкций иллюстрируются таблицей, представляющей различные системы лакокрасочных покрытий для защиты металлических конструкций от коррозии для различных условий эксплуатации.
Преимущества нового лакокрасочного покрытия для защиты металлических конструкций иллюстрируются таблицей, представляющей различные системы лакокрасочных покрытий для защиты металлических конструкций от коррозии, в которых в качестве пленкообразующего вещества используется полиуретан (ТУ 84-404-78) с различным количеством углеродных нанотрубок и цинковым наполнителем для различных условий эксплуатации.
| Таблица | |||||||
| Грунтовочный лакокрасочный слой | Промежуточный лакокрасочный слой | Покрывной слой Количество: нанотрубки / Zn в % | Ориентировочная толщина всего покрытия, мкм | Срок службы покрытия | |||
| Количество: нанотрубки / Zn в % | Ориентировочная толщина слоя. мкм | Количество: нанотрубки / Zn в % | Ориентировочная толщина слоя, мкм | У1 | ХЛ1 | ||
| 1. 20/66 | 80-100 | 10/76 | 70-90 | 40/46 | 220-240 | 28 | 25 |
| 2. нет/90 | 80-100 | нет/60 | 70-90 | нет/86 | 140-160 | 17 | 15 |
| 3. 90/нет | 80-100 | 50/нет | 70-90 | 48/нет | 140-150 | 15 | 14 |
| 4. 60/нет | 40-50 | 40/нет | 70-90 | 90/нет | 90-120 | 10 | 12 |
| 5. 20/66 | 80-100 | 10/76 | 140 | нет | 220-240 | 13 | 11 |
| 6. 20/66 | 80-100 | 10/76 | 70-90 | нет | 150-190 | 12 | 10 |
| 7. 20/66 | 220-240 | нет | нет | нет | 220-240 | 10 | 8 |
| 8. 20/66 | 80-100 | нет | нет | нет | 80-100 | 7 | 5 |
| Примечание: У1 - умеренный климат; | |||||||
| ХЛ1 - холодный климат. | |||||||
Claims (1)
- Многослойное антикоррозионное покрытие для защиты металлоконструкций, состоящее из грунтовочного слоя толщиной 80-100 мкм, промежуточного слоя толщиной 70-90 мкм и покрывного слоя, сформированных из лакокрасочного материала на основе пленкообразующего и содержащего от 10 до 48 об.% углеродных нанотрубок, от 40 до 86 об.% высоко дисперсного цинкового наполнителя, и общей толщиной 220-240 мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109416/04A RU2312875C1 (ru) | 2006-03-24 | 2006-03-24 | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109416/04A RU2312875C1 (ru) | 2006-03-24 | 2006-03-24 | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006109416A RU2006109416A (ru) | 2007-09-27 |
| RU2312875C1 true RU2312875C1 (ru) | 2007-12-20 |
Family
ID=38917181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006109416/04A RU2312875C1 (ru) | 2006-03-24 | 2006-03-24 | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312875C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537001C2 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками |
| RU2662010C2 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-07-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Способ получения антикоррозионного лакокрасочного материала |
| RU2733526C1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-10-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Многофункциональная добавка к покрытиям |
| WO2022050948A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Housings for electronic devices |
| WO2022055472A1 (en) * | 2020-09-08 | 2022-03-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Housings for electronic devices |
-
2006
- 2006-03-24 RU RU2006109416/04A patent/RU2312875C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537001C2 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками |
| RU2662010C2 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-07-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Способ получения антикоррозионного лакокрасочного материала |
| RU2733526C1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-10-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Многофункциональная добавка к покрытиям |
| WO2022050948A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Housings for electronic devices |
| WO2022055472A1 (en) * | 2020-09-08 | 2022-03-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Housings for electronic devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006109416A (ru) | 2007-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Farag | Applications of nanomaterials in corrosion protection coatings and inhibitors | |
| Khan et al. | Hybrid halloysite nanotubes as smart carriers for corrosion protection | |
| Radhamani et al. | Nanocomposite coatings on steel for enhancing the corrosion resistance: A review | |
| Najmi et al. | Synthesis and application of Zn-doped polyaniline modified multi-walled carbon nanotubes as stimuli-responsive nanocarrier in the epoxy matrix for achieving excellent barrier-self-healing corrosion protection potency | |
| Pourhashem et al. | A review on application of carbon nanostructures as nanofiller in corrosion-resistant organic coatings | |
| Zhang et al. | Thin nacre-biomimetic coating with super-anticorrosion performance | |
| Yeh et al. | Siloxane-modified epoxy resin–clay nanocomposite coatings with advanced anticorrosive properties prepared by a solution dispersion approach | |
| CN104508056B (zh) | 可调的材料 | |
| RU2312875C1 (ru) | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками | |
| Habib et al. | A focused review on smart carriers tailored for corrosion protection: Developments, applications, and challenges | |
| Zhang et al. | Enhancement of barrier and anti-corrosive performance of zinc-rich epoxy coatings using nano-silica/graphene oxide hybrid | |
| Vinodhini et al. | Evaluation of corrosion protection performance and mechanical properties of epoxy-triazole/graphene oxide nanocomposite coatings on mild steel | |
| Yeole et al. | The effect of carbon nanotubes loaded with 2-mercaptobenzothiazole in epoxy-based coatings | |
| Shahryari et al. | Corrosion mitigation ability of differently synthesized polypyrrole (PPy-FeCl3 & PPy-APS) conductive polymers modified with Na2MoO4 on mild steel in 3.5% NaCl solution: Comparative study and optimization | |
| Khan et al. | Facile synthesis of epoxy nanocomposite coatings using inorganic nanoparticles for enhanced thermo-mechanical properties: a comparative study | |
| Ribeiro et al. | Enhanced thermal conductivity and mechanical properties of hybrid MoS2/h‐BN polyurethane nanocomposites | |
| Cui et al. | Effect of silane-bridging on the dispersion of polyetheramine-functionalized graphene oxide in waterborne epoxy composites | |
| Moazeni et al. | Anticorrosion epoxy coating enriched with hybrid nanozinc dust and halloysite nanotubes | |
| Fazli-Shokouhi et al. | Epoxy-matrix polyaniline/p-phenylenediamine-functionalised graphene oxide coatings with dual anti-corrosion and anti-fouling performance | |
| Motamedi et al. | Designing hybrid mesoporous Pr/Tannate-inbuilt ZIF8-decorated MoS2 as novel nanoreservoirs toward smart pH-triggered anti-corrosion/robust thermomechanical epoxy nanocoatings | |
| Jayakumar et al. | Durable hydrophobic coating based on cerium phosphate nanorod-siliconized epoxy for corrosion protection | |
| DE102006009116A1 (de) | Korrosionsbeständiges Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| Asaad et al. | Self-healing epoxy coating doped with Elaesis guineensis/silver nanoparticles: A robust corrosion inhibitor | |
| Wang et al. | Silanized MXene/carbon nanotube composites as a shielding layer of polyurethane coatings for anticorrosion | |
| Yao et al. | Application of nanomaterials in waterborne coatings: A review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100325 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120327 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120827 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL: 28-2012 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190325 |