RU2537001C2 - Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками - Google Patents
Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537001C2 RU2537001C2 RU2012151169/05A RU2012151169A RU2537001C2 RU 2537001 C2 RU2537001 C2 RU 2537001C2 RU 2012151169/05 A RU2012151169/05 A RU 2012151169/05A RU 2012151169 A RU2012151169 A RU 2012151169A RU 2537001 C2 RU2537001 C2 RU 2537001C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- paint
- varnish
- epoxy
- varnish material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к композиционным лакокрасочным материалам для антикоррозионной защиты металлоконструкций в агрессивных средах. Антикоррозионный лакокрасочный материал включает многослойные углеродные нанотрубки от 0,2 до 2 мас.%, эпоксидное связующее от 38,1 до 54,9 мас.%, отвердитель от 5,8 до 10 мас.%, в качестве наполнителя антикоррозийную добавку, дизаэрирующую добавку и сиккатив от 2,3 до 4,7 мас.%, 2-этоксиэтанол до 100 мас.%. Указанный лакокрасочный материал может включать технический углерод в качестве пигмента. Предложенный лакокрасочный материал обеспечивает повышение защитных свойств покрытия и его стойкости к воздействию агрессивной среды при продлении срока службы и снижении стоимости покрытия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к композиционным лакокрасочным материалам для антикоррозионной защиты металлоконструкций в агрессивных средах.
Эпоксидные лакокрасочные материалы широко применяются в различных областях промышленности, что обусловлено высокими показателями технологичности их производства и достаточно высокими эксплуатационными характеристиками покрытий. Однако актуальной является разработка способов улучшения антикоррозионных свойств эпоксидных красок, повышения их механических и адгезионных защитных свойств.
Компаунд [патент РФ №2293099, МПК С09K 3/10, C09D 5/34, C09D 163/00, С08K 3/00], состоящий из эпоксидной смолы, дибутилфталата, отвердителя аминного типа, сурика железного и алмазной шихты, технического углерода или аэросила в качестве ультрадисперсного наполнителя, предназначен для заделки дефектов железобетонных конструкций плотин ГЭС.
Однако известно, что легирование полимеров углеродными наночастицами приводит к значимому улучшению различных эксплуатационных характеристик. Так, эпоксидная композиция для защитного покрытия, содержащая эпоксидную смолу 84,0-87,5 масс.%, ультрадисперсный алмаз 0,2-4,2 масс.% и отвердитель 11,8-12,3 масс.% [Патент BY №11214, МПК C09D 163/00 от 12.04.2007], дает покрытие с пониженным водопоглощением, улучшенными механическими и адгезионными характеристиками.
В патенте РФ №2223988 [от 20.02.2004, МПК C08L 63/00, С08K 13/02, B32B 17/10] описан способ получения нового эпоксидного связующего, содержащего помимо пленкообразующего, фуллерены, углеродные нанотрубки и фуллероидный многослойный наномодификатор астрален. Разработан новый материал на основе данного связующего, обладающий повышенными вязкоэластическими свойствами, трансверсальной и сдвиговой прочностью, прочностью при сжатии, влагостойкостью. Причем содержание фуллерена C2n, где n не менее 30, от 0,01 до 1,0 масс.ч., открытых углеродных нанотрубок от 0,1 до 1,5 масс.ч., а фуллероидного многослойного наномодификатора астралена от 0,5 до 10 масс.ч. Однако стоимость данного материала достаточно высока из-за использования фуллеренов C60 и C70 с высокой трудоемкостью и затратностью получения
Одним из важнейших применений эпоксидных лакокрасочных материалов является защита от коррозии металлических конструкций в наземных, подземных и подводных сооружениях. Ингибирование углеродными нанотрубками процесса коррозии обусловлено адсорбцией углеродными наночастицами катионов Fe2+ и кислорода, что приводит к торможению анодного и катодного процессов коррозии. Как известно, при опускании незащищенной пластины из углеродистой стали в водный раствор электролита на анодных участках пластины происходит процесс окисления, сопровождающийся переходом железа в виде катионов в раствор:
На катодных участках в нейтральных и щелочных средах происходит восстановление всегда присутствующего в растворе кислорода:
В кислых средах кислородная деполяризация протекает по уравнению:
Ионы железа с ионами гидроксила образуют гидроксид железа (II), который далее окисляется до гидроксида железа (III):
Fe2++2OH-=Fe(OH)2
Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Гидроксид железа (III), частично теряя воду, образует ржавчину переменного состава: xFe2O3·yH2O
Большая поверхность нанотрубок обуславливает их высокую адсорбционную способность. Присутствуя в защитном лакокрасочном покрытии, они адсорбируют катионы железа (II), препятствуя их переходу в раствор и, следовательно, тормозят процесс образования гидроксида железа (II). Кроме того, образующиеся комплексы Fe2+ с углеродными нанорубками препятствуют переходу катионов Fe2+ из металла в лакокрасочное покрытие. На катодных участках углеродные нанотрубки адсорбируют кислород и катионы водорода, тормозя анодный процесс.
Однако систематические исследования влияния углеродных нанотрубок на антикоррозионные свойства эпоксидных лакокрасочных материалов в литературе отсутствуют. В обзоре по ингибиторам коррозии [Viswanathan S. Saji. A Review on Recent Patents in Corrosion Inhibitors. Recent Patents on Corrosion Science, 2010, 2, 6-12] отсутствуют патенты, в которых рассматриваются композиции эпоксидных лакокрасочных материалов с углеродными нанотрубками.
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлоконструкций, содержащий пленкообразующие вещества, высокодисперсный цинковый порошок и углеродные нанотрубки. В патенте РФ №2312875 [от 20.12.2007, МПК C09D 5/08, C09D 5/10, С08K 3/04, С08K 7/04, С08K 3/08] описан состав трехслойного покрытия, где 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. В патенте РФ №2312874 тех же авторов [от 24.03.2006, МПК C09D 5/08, С08K 3/04, C08K 7/04] описано антикоррозионное покрытие, содержащее от 40 до 86 об.% углеродных нанотрубок, заполненных цинком. Недостатком описанных лакокрасочных материалов является достаточно высокое содержание углеродных нанотрубок и цинкового наполнителя, что существенно увеличивает стоимость покрытия.
Задачей изобретения является получение эпоксидного лакокрасочного материала с углеродными нанотрубками, несклонного к агрегированию, активно препятствующего процессу коррозии и использующегося в качестве однослойного защитного покрытия.
Технический результат заключается в повышении защитных свойств и стойкости к воздействию агрессивной среды, а также продлении срока службы и снижении стоимости покрытия.
Технический результат достигается тем, что антикоррозийный лакокрасочный материал, включающий пленкообразующее вещество, углеродные нанотрубки, наполнитель, отвердитель, растворитель, отличается тем, что содержит многослойные углеродные трубки, в качестве пленкообразующего эпоксидное связующее, а в качестве наполнителя антикоррозийную добавку, дизаэрирующую добавку и сиккатив при следующем соотношении компонентов, масс.%:
эпоксидное связующее | от 38,1 до 54,9 |
отвердитель | от 5,8 до 10 |
углеродные нанотрубки | от 0,2 до 2 |
наполнитель | от 2,3 до 4,7 |
растворитель | остальное |
Антикоррозийный лакокрасочный также может включать технический углерод в качестве красящего пигмента при масс.% от 12,6 до 20,1.
Согласно второму варианту антикоррозийный лакокрасочный материал включает промышленную эпоксидную эмаль, отвердитель, многослойные углеродные нанотрубки и антикоррозийную добавку в качестве наполнителя, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
промышленная эпоксидная эмаль | от 85,5 до 95 |
углеродные нанотрубки | от 0,05 до 1,5 |
отвердитель | от 7 до 10 |
антикоррозийная добавка | от 1,5 до 3 |
Для приготовления лакокрасочного материала использовали отвердитель феналкаминного типа, смешанный с антикоррозийной добавкой HALOX 430 JM и дизаэрирующей добавкой EFKA3239.
На фиг.1 представлены компоненты эпоксидного лакокрасочного материала с углеродными нанотрубками, полученного на основе эпоксидной смолы и промышленной эпоксидной эмали.
На фиг.2 представлены фото образцов лакокрасочных покрытий с нанотрубками и без нанотрубок после 5 месяцев выдерживания в растворе «морской соли» (ГОСТ 9.403-80).
Лакокрасочный материал получают посредством приготовления суспензии углеродных нанотрубок (0.5% масс.) в 2-этоксиэтаноле путем их диспергирования в диспергирующей и ультразвуковой установках и дальнейшим введением данной суспензии в приготовленный композит эпоксидной смолы или промышленную эпоксидную эмаль.
Пример 1.
Для получения суспензии в диспергирующую установку загружались 2-этоксиэтанол (84.5% масс), эпоксидная смола (15% масс) и углеродные нанотрубки (0.5% масс). Компоненты в течение 1,5 часа перемешивались в диспергирующей установке на частоте 3000 оборотов/мин с добавлением стеклянного бисера (70 мл бисера на 100 г смеси). Полученная суспензия перемешивалась в ультразвуковой установке в течение 10 мин.
В полученную суспензию добавлялась предварительно тщательно продиспергированная смесь эпоксидной смолы и технического углерода (150% от массы суспензии). Все компоненты перемешивались 30 минут при частоте 200-300 об/мин. Для приготовления лакокрасочного материала проводилось отверждение полученного композита при комнатной температуре. Отвердитель феналкаминного типа, смешанный с с наполнителями (1-3% масс антикоррозийной добавки HALOX 430 JM (C.H.Erbsloeh Германия); 0,3-0,5% дизаэрирующей добавки EFKA3239; 1-1,2% сиккатива)вводился в смолу в стехиометрических количествах - 1 часть на 10 частей композита, смесь тщательно перемешивалась 15 минут.
Пример 2. Полученная в примере 1 суспензия добавлялась в промышленную эмаль ЭП-140 (5-10% масс), затем вводился отвердитель с антикоррозионной добавкой (пример 1) - 1 часть на 10 частей композита, смесь тщательно перемешивалась 15 минут.
Пример 3. Коррозионные испытания проведены на образцах углеродистой стали Ст3, предварительно обезжиренных ксилолом. Образцы покрывались лакокрасочным материалом в один слой с помощью кисти и опускались в раствор «морской соли» (ГОСТ 9.403-80). Предварительная грунтовка металлической поверхности не проводилась. Пластины после 5 месяцев испытаний не обнаруживают видимых следов коррозии. Адгезия образца покрытия на основе эпоксидной смолы с углеродными нанотрубками (Фиг.2) по методу решетчатых надрезов составила 0 баллов, для образца покрытия на основе промышленной эпоксидной эмали с нанотрубками (Фиг.2) - 1 балл. Время высыхания до степени составило от 3 до 6 часов для обоих образцов.
Антикоррозионный лакокрасочный материал | ||
Компонент | Состав полученного материала, % масс | |
Пример 1 | Пример 2 | |
Эпоксидно-диановая смола ЭД-20, ЭД-22, ЭД-41 (75%) | 44,1 | |
Технический углерод ТУ 339 | 12,6 | |
Промышленная эмаль ЭП 140 | 86,95 | |
Растворитель, 2-этоксиэтанол | 30,2 | |
Антикоррозийная добавка HALOX430JM | 1,9 | 3 |
Многослойные углеродные нанотрубки | 0,2 | 0,05 |
Сиккатив | 1,0 | |
Дизаэрирующая добавка EFKA3239 | 0,5 | |
Отвердитель феналкаминного типа | 9,5 | 10 |
ИТОГО | 100 | 100 |
Фиг.1 |
Claims (2)
1. Антикоррозионный лакокрасочный материал, включающий пленкообразующее вещество, углеродные нанотрубки, наполнитель, отвердитель, растворитель, отличающийся тем, что содержит многослойные углеродные трубки в виде суспензии многослойных углеродных нанотрубок в 2-этоксиэтаноле, в качестве растворителя 2-этоксиэтанол, в качестве пленкообразующего эпоксидное связующее, а в качестве наполнителя антикоррозийную добавку, дизаэрирующую добавку и сиккатив при следующем соотношении компонентов, мас.%:
эпоксидное связующее от 38,1 до 54,9
отвердитель от 5,8 до 10
углеродные нанотрубки от 0,2 до 2
наполнитель от 2,3 до 4,7
2-этоксиэтанол остальное
2. Антикоррозийный лакокрасочный материал по п.1, включающий технический углерод в качестве красящего пигмента при мас.% от 12,6 до 20,1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151169/05A RU2537001C2 (ru) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151169/05A RU2537001C2 (ru) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012151169A RU2012151169A (ru) | 2014-06-10 |
RU2537001C2 true RU2537001C2 (ru) | 2014-12-27 |
Family
ID=51213974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012151169/05A RU2537001C2 (ru) | 2012-11-28 | 2012-11-28 | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537001C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661226C2 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Суспензия для модификации лакокрасочных материалов на эпоксидной основе для усиления антикоррозионных свойств |
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 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005007622A (ja) * | 2003-06-17 | 2005-01-13 | Takenaka Seisakusho:Kk | 機能性被膜が形成された被覆物及び機能性被覆剤並びに機能性被覆剤の製造方法 |
RU2312875C1 (ru) * | 2006-03-24 | 2007-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками |
RU2318851C2 (ru) * | 2006-03-24 | 2008-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" | Электропроводный лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций |
WO2008135540A1 (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-13 | Technische Universiteit Delft | Epoxy-resin adhesive and method for bonding using such an epoxy resin adhesive |
RU2429265C2 (ru) * | 2005-11-10 | 2011-09-20 | Ппг Б.В. | Покрытия на основе эпоксидной смолы |
-
2012
- 2012-11-28 RU RU2012151169/05A patent/RU2537001C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005007622A (ja) * | 2003-06-17 | 2005-01-13 | Takenaka Seisakusho:Kk | 機能性被膜が形成された被覆物及び機能性被覆剤並びに機能性被覆剤の製造方法 |
RU2429265C2 (ru) * | 2005-11-10 | 2011-09-20 | Ппг Б.В. | Покрытия на основе эпоксидной смолы |
RU2312875C1 (ru) * | 2006-03-24 | 2007-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" | Многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками |
RU2318851C2 (ru) * | 2006-03-24 | 2008-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" | Электропроводный лакокрасочный материал для антикоррозионной защиты металлических конструкций |
WO2008135540A1 (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-13 | Technische Universiteit Delft | Epoxy-resin adhesive and method for bonding using such an epoxy resin adhesive |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТОМИШКО М.М. и др. Многослойные углеродные нанотрубки и их применение. Ж.Рос.хим. об-ва им. Д.И. Менделеева.-2008, т. LII, N 5, 39. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661226C2 (ru) * | 2016-12-15 | 2018-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Суспензия для модификации лакокрасочных материалов на эпоксидной основе для усиления антикоррозионных свойств |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012151169A (ru) | 2014-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sambyal et al. | Enhanced anticorrosive properties of tailored poly (aniline-anisidine)/chitosan/SiO2 composite for protection of mild steel in aggressive marine conditions | |
Sheng et al. | Waterborne epoxy resin/polydopamine modified zirconium phosphate nanocomposite for anticorrosive coating | |
US9683109B2 (en) | Self healing anti corrosive coatings and a process for the preparation thereof | |
Liu et al. | Electrodeposited silica film interlayer for active corrosion protection | |
Mo et al. | Water resistance and corrosion protection properties of waterborne polyurethane coating enhanced by montmorillonite modified with Ce3+ | |
KR100982451B1 (ko) | 나노 플레이크를 이용한 방수 및 방식 세라믹 코팅제 | |
JP2024041797A (ja) | 金属基板の腐食保護 | |
KR20210137459A (ko) | 금속 기판의 부식 방지 | |
Asadi et al. | Synergistic effect of imidazole dicarboxylic acid and Zn2+ simultaneously doped in halloysite nanotubes to improve protection of epoxy ester coating | |
RU2537001C2 (ru) | Однослойный антикоррозионный лакокрасочный материал на основе эпоксидного связующего с углеродными нанотрубками | |
CN110330865A (zh) | 一种石墨烯改性防腐底漆及其制备方法 | |
Abdou et al. | Studying the corrosion mitigation behavior and chemical durability of FeTiO3/melamine formaldehyde epoxy composite coating for steel internal lining applications | |
CN1147001A (zh) | 颜料制剂 | |
Nawaz et al. | Synergistic behavior of polyethyleneimine and epoxy monomers loaded in mesoporous silica as a corrosion-resistant self-healing epoxy coating | |
KR101247332B1 (ko) | 중방식 도료용 실리카계 무기필러 및 이를 포함하는 중방식 도료 조성물 및 그 제조방법 | |
KR20120094608A (ko) | 방식 코팅층이 형성된 금속 구조체, 금속 구조체의 방식 코팅용 수지 조성물 및 상기 수지 조성물을 제조하는 방법 | |
Dagdag et al. | Thermal and anti-corrosive properties of titanium dioxide/epoxy resin composite coating for steel preservation in a marine-environment | |
Yasakau et al. | Novel and self-healing anticorrosion coatings using rare earth compounds | |
KR101217140B1 (ko) | 중방식 도료용 무기필러 및 그를 이용한 중방식 도료 조성물 | |
CN108342151B (zh) | 自组装苯胺四聚体纳米纤维水性环氧防腐涂料及其制法 | |
KR101935776B1 (ko) | 강재 구조물 도장재 조성물 및 이를 이용한 강재 구조물 도장 공법 | |
JPS63179973A (ja) | 水中硬化性塗料組成物 | |
CN111978828A (zh) | 一种羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料、其制备方法与应用 | |
RU2436820C1 (ru) | Антикоррозионная грунтовка | |
Diraki | Corrosion Control of Carbon Steel by Polyaniline/Epoxy-(Graphene)-Based Double-Layered Coatings and a Caprylate/Dodecyl-Sulfate Inhibitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151129 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161027 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171129 |