RU2478678C2 - Порошковая композиция для покрытий на её основе - Google Patents
Порошковая композиция для покрытий на её основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478678C2 RU2478678C2 RU2011141923/05A RU2011141923A RU2478678C2 RU 2478678 C2 RU2478678 C2 RU 2478678C2 RU 2011141923/05 A RU2011141923/05 A RU 2011141923/05A RU 2011141923 A RU2011141923 A RU 2011141923A RU 2478678 C2 RU2478678 C2 RU 2478678C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coatings
- agent
- nanoparticles
- aluminosilicate nanoparticles
- epoxy resin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к термоотверждаемым порошковым композициям на основе эпоксидного олигомера и может использоваться для получения покрытий с повышенными барьерными свойствами. Порошковая композиция включает (мас.ч.): эпоксидная смола - 96,7- 90,3, отвердитель дициандиамид - 1,3-2,5, агент розлива - 0,6-0,9, алюмосиликатные наночастицы - 0,5-5, антикратерная добавка - 0,4-0,6, дегазирующий агент - 0,5-0,7. В качестве алюмосиликатных наночастиц используются: природный монтмориллонит, модифицированный четвертичной аммониевой солью следующего строения, [(HT)2N(CH3)2]+Cl-, где HT - дегидрированное талловое масло, или галлуазит. Изобретение позволяет создать термоотверждаемую порошковую композицию для получения покрытий с повышенными барьерными свойствами, обладающих высоким уровнем физико-механических свойств. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.
Description
Изобретение относится к области применения наночастиц в порошковых композициях и может быть использовано для получения покрытий с высокими барьерными свойствами на термостойких субстратах, которые используют для защиты оборудования и сооружений в нефтегазовой отрасли.
Анализ современного уровня техники показывает, что для защиты нефтегазопроводов применяют эпоксидные порошковые краски (Раммо B.C., Поспелов В.Н., Маландина Е.А. Защита от коррозии труб нефтяного сортамента. // Промышленная окраска - 2005 - №3, с.8-10). Хорошо известно, что использование неорганических наполнителей улучшают свойства покрытий. Однако существует ряд ограничений в использовании этих наполнителей. Во-первых, для получения покрытий с повышенными барьерными и другими эксплуатационными свойствами необходимо введение значительного количества неорганических наполнителей, что приводит к изменению других свойств покрытий, полученных из порошковых лакокрасочных материалов. Во-вторых, возникают сложности при введении больших количеств наполнителей в порошковую композицию из-за трудности процесса диспергирования и проблем стабильности этих составов при нанесении и формировании покрытия из порошковых композиций.
В последнее время перспективным направлением стало использование полимерных нанокомпозиционных материалов в различных областях науки и техники. Такие полимерные композиционные материалы, как правило, содержат частицы размером от 1 до 100 нм (наночастицы). При введении таких наночастиц в полимерные материалы удается значительно улучшить существующие и придать новые не характерные данному материалу свойства, в том числе барьерные и механические свойства. Значительное влияние наночастиц на свойства полимерных материалов обусловлено большой удельной поверхностью наночастиц, за счет которой значительно увеличивается степень развитости контакта фаз и соответственно увеличивается доля полимерной матрицы, находящейся в поле действия поверхности наноразмерных частиц. Значительный эффект от введения наночастиц в полимерные материалы возможен лишь при хорошем их диспергировании и равномерном распределении в полимерной матрице. Однако применение неорганических, гидрофильных наночастиц с гидрофобным полимером не позволяет получить полимерные нанокомпозиционные материалы и, тем более, ожидать существенного увеличения свойств материалов из-за плохого взаимодействия гидрофильных наночастиц с гидрофобной органической полимерной матрицей. С целью обеспечения улучшения степени взаимодействия проводят химическую модификацию органическими соединениями поверхности наночастиц. В результате модифицированные наночастицы достаточно равномерно распределяются в полимерной матрице и взаимодействуют с макромолекулами.
Для повышения барьерных свойств покрытий используют различные наполнители, которые преимущественно имеют чешуйчатую или трубчатую морфологию. Повышение барьерных свойств позволяет увеличить срок службы покрытий и, следовательно, повысить срок эксплуатации оборудовании и сооружений нефтегазовой отрасли.
В настоящее время отсутствуют порошковые термоотверждаемые композиции, содержащие наночастицы, для получения покрытий с повышенными барьерными свойствами, хотя известно применение наночастиц органоглины в жидких эпоксидных композициях для повышения барьерных свойств (Kim J, Hu C, Woo R, Sham Man-Lung. Moisture barrier characteristics of organoclay-epoxy nanocomposites // Composites Science and Technology - 2005 - V.65, p.805-813).
Особенностью формирования покрытий из порошковых композиций является отсутствие в качестве дисперсионной среды растворителей, высокая вязкость расплавов и высокая температура формирования покрытий, а также использование преимущественно электростатического способа нанесения порошковых композиций. Перечисленные выше особенности технологии получения порошковых композиций и покрытий на их основе не позволяют провести качественное диспергирование наночастиц в порошковых композициях и добиться равномерного распределения их в сформированном покрытии.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является порошковая композиция (US 20020115777) (прототип), которая содержит полиэфирную смолу, эпоксидную смолу в качестве отвердителя, наноглину, модифицированную четвертичной аммониевой солью следующего строения,
где HT - дегидрированное талловое масло, регулятор розлива, дегазирующий агент и диоксид титана. Покрытия из известной термоотверждаемой композиции имеют высокую твердость и стойкость к царапинам.
Существенным и очевидным недостатком известных покрытий из порошковой термоотверждаемой композиции является то, что они не обладают высокими барьерными характеристиками.
Технической задачей и положительным результатом предлагаемого решения является создание покрытий с улучшенными свойствами: повышенными защитными и барьерными свойствами покрытий при одновременном сохранении высокого уровня их механических и декоративных свойств.
Поставленная задача достигается тем, что порошковая композиция для покрытий на ее основе содержит эпоксидную смолу, отвердитель, агент розлива, дегазирующий агент, при этом композиция содержит алюмосиликатные наночастицы, антикратерную добавку при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
эпоксидная смола | 96,7-90,3 |
алюмосиликатные наночастицы | 0,5-5 |
отвердитель дициандиамид | 1,3-2,5 |
агент розлива | 0,6-0,9 |
антикратерная добавка | 0,4-0,6 |
дегазирующий агент | 0,5-0,7 |
Порошковая композиция характеризуется тем, что в качестве алюмосиликатных наночастиц использовали от 0,5 до 1 мас.% природного монтмориллонита, модифицированного четвертичной аммониевой солью следующего строения, [(HT)2N(CH3)2]+Cl-, где HT - дегидрированное талловое масло при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола | 96,7-94,3 |
алюмосиликатные наночастицы | 0,5-1 |
отвердитель дициандиамид | 1,3-2,5 |
агент розлива | 0,6-0,9 |
антикратерная добавка | 0,4-0,6 |
дегазирующий агент | 0,5-0,7 |
Порошковая композиция характеризуется тем, что в качестве алюмосиликатных наночастиц использовали от 3 до 5% галлуазита при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола | 94,2-90,3 |
алюмосиликатные наночастицы | 3-5 |
отвердитель дициандиамид | 1,3-2,5 |
агент розлива | 0,6-0,9 |
антикратерная добавка | 0,4-0,6 |
дегазирующий агент | 0,5-0,7 |
Заявляемая порошковая термоотверждаемая композиция позволяет существенно снизить проницаемость покрытий, полученных на ее основе, при одновременном сохранении высоких показателей физико-механических и декоративных свойств покрытий.
При исследовании известного уровня техники не было выявлено аналогичных решений, которые характеризовались бы идентичной совокупностью существенных признаков с достижением такого же технического результата, какой получен в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Заявляемая порошковая композиция может быть реализована в промышленности с целью получения покрытий с применением известных материалов и технических средств, что говорит о соответствии предлагаемого технического решения критериям «промышленная применимость».
Примеры конкретного выполнения заявляемой композиции приведены в таблице 1.
В качестве связующего использовали известную твердую эпоксидную смолу марки Epicote производства фирмы Resolution performance products с молекулярной массой 1480 г/моль, температурой стеклования 49°С, с содержанием эпоксидных групп 1100-1240 ммоль/кг, отвердителем является Casamid 780 - модифицированный дициандиамид производства фирмы Thomas Swan (Великобритания), регулятор розлива - Byk-366 Р (акриловый сополимер) фирмы Byk Chemie (Германия), антикратерная добавка - Byk-3931 Р (акриловый сополимер) фирмы Byk Chemie (Германия), дегазирующий агент - бензоин производства фирмы GmbH (Германия). В качестве алюмосиликатных наночастиц использовали нанотрубки галлуазита производства NaturalNano. Inc. (США) и природный монтмориллонит, модифицированный четвертичной аммониевой солью следующего строения, [(HT)2N(CH3)2]+Cl-, где HT - дегидрированное талловое масло, марки Cloisite 15A производства фирмы Southern Clay Products. Inc (США).
Заявляемую порошковую термоотверждаемую композицию получали стандартным методом, используемым при приготовлении термореактивных порошковых композиций. В шаровой мельнице или в специальном смесителе смешивали все компоненты порошковой композиции, включая смолу, отвердитель, регулятор розлива, антикратерную добавку и алюмосиликатные наночастицы. Полученную композицию смешивали в расплаве с использованием двухшнекового экструдера DSM Xplore 5 & 15 Micro Compounder при 100°C и после охлаждения измельчали до размера частиц не более 125 мкм (после просеивания на вибросите).
Указанные порошковые композиции наносили электростатическим распылением при напряжении 50 кВ на стальные пластины и на алюминиевую фольгу. Порошковые композиции, нанесенные на субстрат, помещали в термокамеру и выдерживали при температуре 160-200°C в течение 10-20 мин. Толщина покрытий составляла 70-90 мкм.
Проницаемость по воде пленок, полученных из порошковых эпоксидных композиций, оценивали первапорационным методом при температуре 40°C на первапорационной установке с рабочей площадью пленки 13,8 см2 (Поляков A.M. Некоторые аспекты первапорационного разделения жидких смесей. // Мембраны. Серия критические технологии - 2004 - №4, с.29-44). Непосредственно проницаемость определяли по массе прошедшей воды через пленку.
Прочность покрытий на удар испытывали на приборе УА-1 по ГОСТ 7465-73. Адгезионную прочность покрытий оценивали методом решетчатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140-78. Эластичность покрытий оценивали с помощью прибора «пресс Эриксена» по ГОСТ 29309-92.
Степень отверждения покрытий определяли по содержанию в пленках гель-золь фракции. Метод основан на способности растворимой части покрытий (золь-фракции) вымываться растворителем в процессе экстракции и заключается в количественном определении связанной в трехмерную полимерную структуру части (гель-фракция). В качестве растворителя использовали хлороформ, экстракцию проводили в аппарате Сокслета в течение 6 часов (М.И.Карякина. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. М.: Химия 1977 - с.60).
Свойства полученных покрытий представлены в таблице 2. Из данных таблицы 2 видно, что существенно снизить проницаемость (более чем в 2 раза) при сохранении высоких физико-механических свойств покрытий возможно при введении в композицию для лаковых покрытий ранее не применяемых алюмосиликатных наночастиц в пределах от 0,5 до 5 мас.%.
Значительное снижение проницаемости по воде и, следовательно, повышение барьерных свойств покрытий при введении небольших количеств алюмосиликатных наночастиц (0,5-1 мас.% для модифицированного монтмориллонита и 3-5 мас.% для галлуазита) обусловлено хорошим диспергированием и равномерным распределением наночастиц галлуазита и модифицированного монтмориллонита в эпоксидной пленке, что приводит к существенному увеличению диффузионного пути молекул воды, проходящих через пленку. Распределение алюмосиликатных наночастиц по всему объему пленки при их содержании, находящемся в пределах, указанных в предлагаемом изобретении, позволяет сохранить высокие физико-механические свойства покрытий. Введение меньше 0,5 мас.% модифицированного монтмориллонита или меньше 3 мас.% галлуазита в порошковую эпоксидную композицию не приводит к существенному снижению проницаемости по воде и, следовательно, повышению барьерных свойств покрытий, что свидетельствует о правильности выбора пределов концентраций алюмосиликатных наночастиц.
Высокая степень отверждения покрытий при температуре 180°C достигается при использовании отвердителя амидного типа, например, Casamid 780 в указанном количестве, отклонения в меньшую сторону приводит к снижению содержания гель-фракции, а следовательно, к ухудшению физико-механических свойств покрытия, а в большую сторону - к повышению проницаемости покрытий и ухудшению их защитных свойств.
При введении регулятора розлива, антикратерной добавки и дегазирующего агента в меньших или больших количествах, чем указанно в предлагаемом составе, ухудшается внешний вид покрытий (появляется «шагрень», кратеры).
Таким образом, заявляемая порошковая термоотверждаемая композиция на основе эпоксидной смолы и алюмосиликатных наночастиц галлуазита и модифицированного монтмориллонита позволяет получать покрытия на термостойких субстратах, которые обладают низкой проницаемостью по воде при одновременном сохранении высоких показателей физико-механических свойств.
Таблица 1 | |||||||
Состав порошковых термоотверждаемых порошковых композиций | |||||||
№ пример | Состав композиций, мас. часть | ||||||
Epicote 1004 | Casamid 780 | Галлуазит | Cloisite 15А | Регулятор розлива | Антикратерная добавка | Дегазирующий агент | |
1 | 96,70 | 1,55 | - | - | 0,75 | 0,50 | 0,50 |
2 | 96,20 | 1,55 | - | 0,5 | 0,75 | 0,50 | 0,50 |
3 | 95,73 | 1,53 | - | 1,0 | 0,75 | 0,50 | 0,50 |
4* | 93,79 | 1,50 | - | 3,0 | 0,73 | 0,49 | 0,49 |
5 | 93,79 | 1,50 | 3,0 | - | 0,73 | 0,49 | 0,49 |
6 | 91,85 | 1,47 | 5,0 | - | 0,72 | 0,48 | 0,48 |
7* | 89,92 | 1,44 | 7,0 | - | 0,70 | 0,47 | 0,47 |
8* | 97,26 | 0,96 | - | - | 0,76 | 0,51 | 0,51 |
9* | 95,4 | 2,85 | - | - | 0,75 | 0,5 | 0,5 |
* - Пример в незаявляемой области |
Таблица 2 | |||||
Свойства покрытий на основе заявляемой композиции | |||||
№ пример | Показатели | ||||
Значение гель-фракции, % | Эластичность по Эриксену, мм | Прочность на удар (прямой/обратный), см | Адгезия, балл | Проницаемость по воде кг*мкм/м2*ч | |
1 | 95 | 10 | 50/50 | 1 | 0,327 |
2 | 95 | 10 | 50/50 | 1 | 0,145 |
3 | 95 | 10 | 50/50 | 1 | 0,123 |
4* | 96 | 8,5 | 50/30 | 1 | 0,095 |
5 | 96 | 10 | 50/50 | 1 | 0,141 |
6 | 97 | 10 | 50/50 | 1 | 0,204 |
7* | 97 | 8,5 | 50/30 | 1 | 0,209 |
8* | 88 | 7 | 50/0 | 1 | - |
9* | 96 | 10 | 50/50 | 1 | 2,5 |
* - Пример в незаявляемой области |
Claims (3)
1. Порошковая композиция для покрытий на ее основе, включающая эпоксидную смолу, отвердитель, агент розлива, дегазирующий агент, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит алюмосиликатные наночастицы, антикратерную добавку при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола 96,7-90,3
алюмосиликатные наночастицы 0,5-5
отвердитель дициандиамид 1,3-2,5
агент розлива 0,6-0,9
антикратерная добавка 0,4-0,6
дегазирующий агент 0,5-0,7
2. Порошковая композиция по п.1. отличающаяся тем, что в качестве алюмосиликатных наночастиц используют природный монтмориллонит, модифицированный четвертичной аммониевой солью следующего строения, [(HT)2N(CH3)2]+Cl-, где HT - дегидрированное талловое масло, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола 96,7-94,3
алюмосиликатные наночастицы 0,5-1
отвердитель дициандиамид 1,3-2,5
агент розлива 0,6-0,9
антикратерная добавка 0,4-0,6
дегазирующий агент 0,5-0,7
3. Порошковая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве алюмосиликатных наночастиц используют галлуазит при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.:
эпоксидная смола 94,2-90,3
алюмосиликатные наночастицы 3-5
отвердитель дициандиамид 1,3-2,5
агент розлива 0,6-0,9
антикратерная добавка 0,4-0,6
дегазирующий агент 0,5-0,7
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141923/05A RU2478678C2 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Порошковая композиция для покрытий на её основе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141923/05A RU2478678C2 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Порошковая композиция для покрытий на её основе |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011141923A RU2011141923A (ru) | 2012-05-27 |
RU2478678C2 true RU2478678C2 (ru) | 2013-04-10 |
Family
ID=46231547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141923/05A RU2478678C2 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Порошковая композиция для покрытий на её основе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478678C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700876C2 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Биоцидная порошковая композиция |
US20200339737A1 (en) * | 2017-10-24 | 2020-10-29 | Sika Technology Ag | Heat-curing epoxy resin composition having high storage stability |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020115777A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-08-22 | Bin Wu | Nanocomposites in powder coatings |
RU2404213C2 (ru) * | 2008-10-29 | 2010-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова" | Эпоксидная композиция |
CN102120907A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-07-13 | 华南理工大学 | 一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法 |
-
2011
- 2011-10-18 RU RU2011141923/05A patent/RU2478678C2/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020115777A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-08-22 | Bin Wu | Nanocomposites in powder coatings |
RU2404213C2 (ru) * | 2008-10-29 | 2010-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова" | Эпоксидная композиция |
CN102120907A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-07-13 | 华南理工大学 | 一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
D.RATNA, O.BECKER et al. Nanocomposite based on a combination of epoxy resin, hyperbranched epoxy and layered silicate. Polymer, 44, p.7449-7457, 2003. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200339737A1 (en) * | 2017-10-24 | 2020-10-29 | Sika Technology Ag | Heat-curing epoxy resin composition having high storage stability |
US11866544B2 (en) * | 2017-10-24 | 2024-01-09 | Sika Technology Ag | Heat-curing epoxy resin composition having high storage stability |
RU2700876C2 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Биоцидная порошковая композиция |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011141923A (ru) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kaynak et al. | Polypropylene/cellulose composites for material extrusion additive manufacturing | |
Bagherzadeh et al. | Preparation of epoxy–clay nanocomposite and investigation on its anti-corrosive behavior in epoxy coating | |
ES2690653T3 (es) | Composiciones curables reforzadas | |
Selim et al. | Silicone/Ag@ SiO 2 core–shell nanocomposite as a self-cleaning antifouling coating material | |
Fedullo et al. | Polymer-based nanocomposites: Overview, applications and perspectives | |
EP2966134A1 (en) | Anti-corrosion paint composition, anti-corrosion coating, and method for preventing corrosion of base material | |
Sharifi et al. | Preparation and characterization of a high performance powder coating based on epoxy/clay nanocomposite | |
CN106414621B (zh) | 具有防腐蚀效果的涂料组合物 | |
Abd El-Fattah et al. | Chemical interaction of different sized fumed silica with epoxy via ultrasonication for improved coating | |
Chaudhary et al. | Amine‐functionalized poly (styrene) microspheres as thermoplastic toughener for epoxy resin | |
US20140193590A1 (en) | Surface-Modified, Exfoliated Nanoplatelets as Mesomorphic Structures in Solutions and Polymeric Matrices | |
Zewde et al. | The role of surface modified TiO 2 nanoparticles on the mechanical and thermal properties of CTBN toughened epoxy nanocomposite | |
EP3161036A1 (de) | Epoxidharz-epoxidhärter-systeme mit latenter verdickungsneigung | |
Poompradub et al. | Improving oxidation stability and mechanical properties of natural rubber vulcanizates filled with calcium carbonate modified by gallic acid | |
RU2478678C2 (ru) | Порошковая композиция для покрытий на её основе | |
Wang et al. | Silicone-epoxy block hybrid network to achieve high-performance and transparent polydimethylsiloxane materials | |
Pang et al. | Block copolymer and nanosilica-modified epoxy nanocomposites | |
DE102004057430A1 (de) | Polymere Nano-Kompositwerkstoffe durch kontrollierte Keimbildung von dendritischen Polymeren | |
DE102010022265A1 (de) | Hydrophobe Beschichtung und Anwendung dazu | |
Haba et al. | Dispersion of fullerene-like WS2 nanoparticles within epoxy and the resulting fracture mechanics | |
Srinivasa Reddy et al. | Polypropylene–nanosilica‐filled composites: Effects of epoxy‐resin‐grafted nanosilica on the structural, thermal, and dynamic mechanical properties | |
CN104327493B (zh) | 纳米二氧化硅改性pva-ep-pu互穿聚合物网络复合材料的制备方法 | |
Mouloud et al. | Study of morphological and mechanical performance of amine‐cured glassy epoxy–clay nanocomposites | |
JP5383642B2 (ja) | 粉体塗装方法及びガス絶縁開閉装置 | |
Rimdusit et al. | Rheological and thermomechanical characterizations of fumed silica-filled polybenzoxazine nanocomposites |