RU2792564C1 - Polyethylene powder composition for protection against ice and corrosion of ships' hulls and steel pipelines and method for its production - Google Patents
Polyethylene powder composition for protection against ice and corrosion of ships' hulls and steel pipelines and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792564C1 RU2792564C1 RU2021139431A RU2021139431A RU2792564C1 RU 2792564 C1 RU2792564 C1 RU 2792564C1 RU 2021139431 A RU2021139431 A RU 2021139431A RU 2021139431 A RU2021139431 A RU 2021139431A RU 2792564 C1 RU2792564 C1 RU 2792564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyethylene
- composition
- kgf
- temperature
- melt flow
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к созданию нового типа порошковой термопластичной краски, представляющей собой мультимодальную полиэтиленовую композицию, и предназначенной для защиты от обледенения и коррозии корпусов судов, стальных газопроводов и нефтепроводов. На сегодняшний день защита корпусов судов осуществляется при помощи специальных лакокрасочных покрытий, обладающих низкой поверхностной энергией и, соответственно, пониженным сцеплением со льдом. На практике около 45% морских сооружений имеют проблему нарушения сплошности лакокрасочного слоя, вследствие чего наблюдается развитие коррозионных повреждений. Это связано с низкой коррозионной стойкостью покрытия, минимальной толщиной слоя лакокрасочного материала и его низкой эластичностью (хрупкость, отслоение и т.д.). Наряду с этими минусами такие лакокрасочные покрытия имеют нестабильность гидрофобности, которая снижается при их эксплуатации в воде и атмосферных условиях. Таким образом, проблемы создания стабильных защитных противообледенительных покрытий корпусов судов далеко не решены.The invention relates to the creation of a new type of thermoplastic powder paint, which is a multimodal polyethylene composition, and is intended for protection against icing and corrosion of ship hulls, steel gas pipelines and oil pipelines. To date, the protection of ship hulls is carried out with the help of special paint coatings with low surface energy and, accordingly, reduced adhesion to ice. In practice, about 45% of offshore structures have the problem of discontinuity of the paint layer, as a result of which the development of corrosion damage is observed. This is due to the low corrosion resistance of the coating, the minimum thickness of the coating material layer and its low elasticity (brittleness, delamination, etc.). Along with these disadvantages, such coatings have instability of hydrophobicity, which decreases when they are used in water and atmospheric conditions. Thus, the problems of creating stable protective anti-icing coatings for ship hulls are far from being solved.
Проблема обледенения и коррозии стальных трубопроводов качественно решена только для прямолинейных отрезков. В заводских условиях методом экструзии наносят трех или двухслойные защитные покрытия на основе полиэтиленовых композиций. Трубы с заводским покрытием доставляют к месту монтажа и соединяют сваркой. Места сварных стыков защищают на месте монтажа, где невозможно применение заводских технологий нанесения защитных покрытий и, соответственно, материалов, разработанных для них. Применяемые в настоящее время материалы для защиты стальных трубопроводов на месте монтажа отличаются от материалов, наносимых на заводе. Так основным решением для защиты сварных стыков на местах монтажа трубопровода являются термоусаживающиеся манжеты, которые не обеспечивают требуемую адгезию в зоне нахлеста манжеты на заводское покрытие труб, что приводит к преждевременной коррозии и, соответственно, сокращению срока службы трубопровода. Другим аспектом в повышении качества защитных покрытий стальных трубопроводов является нанесение защитных покрытий на отдельные и фигурные детали трубопроводов, такие как: фитинги, тройники, вентили, конденсатоотборники, переходы, криволинейные отводы и пр. Нанесение защитного слоя на такие детали осуществляется как в заводских, так и в полевых условиях. Однако, применение заводской высокопроизводительной технологии непрерывного нанесения защитного покрытия на такие детали методом экструзии невозможно из-за неправильной геометрической формы этих деталей. Поэтому для защитных покрытий фасонных изделий применяется другая технология, и используются другие материалы: полиуретаны и эпоксидные смолы. По причине разнородности этих материалов с природой основного покрытия в местах стыка возникают проблемы, ведущие к снижению надежности защитного покрытия и, как следствие сокращению срока его службы. Кроме того, характеристики защитных покрытий из полиуретанов и эпоксидных смол существенно ниже, чем те же свойства экструзионного покрытия, что снижает срок службы трубопровода в целом. Положение можно существенно улучшить, создав материалы для защитных покрытий сварных стыков и фасонных изделий на той же основе, что и основное заводское покрытие, а также выбрав подходящую технологию.The problem of icing and corrosion of steel pipelines is qualitatively solved only for straight segments. In the factory, three or two-layer protective coatings based on polyethylene compositions are applied by extrusion. Pipes with a factory coating are delivered to the installation site and connected by welding. Welded joints are protected at the installation site, where it is impossible to use factory technologies for applying protective coatings and, accordingly, materials developed for them. The materials currently used to protect steel pipelines at the installation site are different from those applied at the factory. So the main solution for protecting welded joints at the pipeline installation sites are heat-shrinkable cuffs, which do not provide the required adhesion in the cuff overlap zone to the factory coating of pipes, which leads to premature corrosion and, accordingly, a reduction in the service life of the pipeline. Another aspect in improving the quality of protective coatings for steel pipelines is the application of protective coatings to individual and curly parts of pipelines, such as: fittings, tees, valves, condensate drains, transitions, curved bends, etc. The application of a protective layer on such parts is carried out both in the factory and and in the field. However, the use of factory high-performance technology for continuous application of a protective coating to such parts by extrusion is impossible due to the irregular geometric shape of these parts. Therefore, a different technology is used for protective coatings of shaped products, and other materials are used: polyurethanes and epoxy resins. Due to the heterogeneity of these materials with the nature of the main coating, problems arise at the joints, leading to a decrease in the reliability of the protective coating and, as a result, a reduction in its service life. In addition, the performance of protective coatings made of polyurethanes and epoxy resins is significantly lower than the same properties of the extrusion coating, which reduces the life of the pipeline as a whole. The situation can be significantly improved by creating materials for protective coatings of welded joints and fittings on the same basis as the main factory coating, as well as choosing the appropriate technology.
Из уровня техники известен способ получения адгезионного покрытия, наносимого на металлические поверхности плазменным напылением полимерного слоя, на основе вторичного полиэтилена, стабилизированного 5(6)-амино-2(4-аминофенил) бензимидазолом (RU 2051986 C1, 10.01.1996). Отмечается, что полимерная композиция дополнительно содержит сажу и низкомолекулярный полиэтилен.The prior art method for producing an adhesive coating applied to metal surfaces by plasma spraying of a polymer layer based on secondary polyethylene stabilized with 5(6)-amino-2(4-aminophenyl) benzimidazole (RU 2051986 C1, 10.01.1996). It is noted that the polymer composition additionally contains carbon black and low molecular weight polyethylene.
В патенте RU 2387736 C2, 27.04.2010 раскрыт порошкообразный материал для газотермического напыления полимерных покрытий, содержащий полиэтилен в качестве основы и порошок тугоплавкого соединения, причем он дополнительно содержит Al2O3 с размером частиц 40-50 мкм в качестве наполнителя, полиэтилен представляет собой порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена со средневязкостной молекулярной массой n⋅106 г/моль, где n равно 2 и выше, а порошок тугоплавкового соединения является модификатором и представляет собой нанодисперсный порошок с размером частиц 50-300 нм.Patent RU 2387736 C2, 04/27/2010 discloses a powder material for thermal spraying of polymer coatings containing polyethylene as a base and powder of a refractory compound, and it additionally contains Al2O3 with a particle size of 40-50 μm as a filler, polyethylene is a powder of ultra-high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of n⋅106 g/mol, where n is 2 or more, and the powder of the refractory compound is a modifier and is a nanodispersed powder with a particle size of 50-300 nm.
Наиболее близким аналогом изобретения является известная из RU 2757483, 18.10.2021 порошковая композиция на основе полиэтилена для покрытия металлических, стеклопластиковых и бетонных конструкций, характеризующаяся тем, что композиция содержит компонент (А), являющийся сополимером этилена с плотностью 0,910-0,945 г/см3, в качестве сомономеров для сополимера используют альфа-олефины, содержащие от 3 до 8 атомов углерода в цепи, показатель текучести расплава компонента (А) составляет 5,0 - 100,0 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс, содержание компонента (А) составляет 28-93,9 мас.%, компонент (B), являющийся сополимером этилена с плотностью 0,930-0,960 г/см3 с привитыми функциональными группами карбоновых кислот, в качестве сомономеров для сополимера используют альфа-олефины, содержащие от 3 до 8 атомов углерода в цепи, в качестве функциональных групп карбоновых кислот выступают малеиновая кислота, или фумаровая кислота, или итаконовая кислота, или акриловая кислота, содержание функциональных групп карбоновых кислот составляет 0,1-1,0 мас.%, показатель текучести расплава компонента (B) составляет 0,1-35 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс, содержание компонента (В) составляет 5-38 мас.%, компонент (С), являющийся эластомером на основе этилена с плотностью 0,860-0,890 г/см3, в качестве сомономера которого используют альфа-олефины, содержащие от 3 до 8 атомов углерода в цепи, показатель текучести расплава компонента (С) составляет 5,0-45 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс, содержание компонента (С) составляет 1-32 мас.%, компонент (D), являющийся комплексом стабилизаторов из классов затрудненных фенольных антиоксидантов и фосфитных антиоксидантов соотношением от 1:4 до 3:1 соответственно, при этом содержание компонента (D) составляет 0,1-2,0 мас.%.The closest analogue of the invention is a powder composition based on polyethylene known from RU 2757483, 10/18/2021 for coating metal, fiberglass and concrete structures, characterized in that the composition contains component (A), which is an ethylene copolymer with a density of 0.910-0.945 g/cm3, alpha-olefins containing from 3 to 8 carbon atoms in the chain are used as comonomers for the copolymer, the melt flow index of component (A) is 5.0 - 100.0 g/10 min at a temperature of 190 ° C and a load of 2.16 kgf , the content of component (A) is 28-93.9 wt.%, component (B), which is a copolymer of ethylene with a density of 0.930-0.960 g/cm3 with grafted functional groups of carboxylic acids, alpha-olefins containing from 3 to 8 carbon atoms in the chain, the functional groups of carboxylic acids are maleic acid, or fumaric acid, or itaconic acid, or acrylic acid, containing the functional groups of carboxylic acids is 0.1-1.0 wt.%, the melt flow index of the component (B) is 0.1-35 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf, the content of the component (B ) is 5-38 wt.%, component (C), which is an ethylene-based elastomer with a density of 0.860-0.890 g/cm3, whose comonomer is alpha-olefins containing from 3 to 8 carbon atoms in the chain, the melt flow index component (C) is 5.0-45 g / 10 min at a temperature of 190 ° C and a load of 2.16 kgf, the content of component (C) is 1-32 wt.%, component (D), which is a complex of stabilizers from the classes of hindered phenolic antioxidants and phosphite antioxidants in a ratio of 1:4 to 3:1, respectively, while the content of component (D) is 0.1-2.0 wt.%.
Недостатком известной композиции является недостаточно высокие жесткость, износостойкость и прочностные характеристики, а также недостаточная стойкость покрытия к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Кроме того, известную из RU 2757483, 18.10.2021 порошковую композицию наносят методом погружения в кипящий слой (FB) и она неприменима для нанесения покрытия методом газопламенного напыления.The disadvantage of the known composition is not sufficiently high rigidity, wear resistance and strength characteristics, as well as insufficient resistance of the coating to cracking under the influence of the environment. In addition, the powder composition known from RU 2757483, 10/18/2021 is applied by immersion in a fluidized bed (FB) and it is not applicable for coating by flame spraying.
Предлагаемое изобретение позволяет решить вышеописанные проблемы.The present invention solves the problems described above.
Задача, решаемая при создании заявленной группы изобретений, состоит в получении порошковой полиэтиленовой композиции для защиты от обледенения и коррозии корпусов судов и трубопроводов.The problem to be solved when creating the claimed group of inventions is to obtain a powder polyethylene composition for protection against icing and corrosion of ship hulls and pipelines.
При этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в создании технологии производства порошковой полиэтиленовой композиции для получения газопламенным напылением защитного покрытия, соответствующего требованиям ОТТ-25.220.60-КТН-103-15, СТО Газпром 2-2.3-130-2007 и НД №2-020101-124. Полученное с использованием заявленной композиции покрытие имеет высокие показатели жесткости, износостойкости, прочности и адгезии.At the same time, the technical result achieved in solving the problem is to create a technology for the production of a powder polyethylene composition for obtaining a protective coating by flame spraying that meets the requirements of OTT-25.220.60-KTN-103-15, STO Gazprom 2-2.3-130-2007 and ND No. 2-020101-124. The coating obtained using the claimed composition has high rates of rigidity, wear resistance, strength and adhesion.
Указанный технический результат достигается за счет создания мультимодальной полиэтиленовой композиции, модифицированной специальной группой эластомеров, а также имеющей комплекс стабилизаторов и внешней смазки, позволяющий использовать данную порошковую композицию при газопламенном напылении.The specified technical result is achieved by creating a multimodal polyethylene composition modified with a special group of elastomers, as well as having a complex of stabilizers and external lubricants, which makes it possible to use this powder composition in flame spraying.
Способ получения порошковой полиэтиленовой композиции для защиты от обледенения и коррозии корпусов судов и стальных трубопроводов включает следующие стадии:The method for producing a powder polyethylene composition for anti-icing and corrosion protection of ship hulls and steel pipelines includes the following steps:
а) получение композиции в гранулированном виде путем смешения в расплаве в двухшнековом экструдере с последующим охлаждением и грануляцией гомогенного расплава следующих сырьевых компонентов:a) obtaining a composition in granular form by melt mixing in a twin-screw extruder, followed by cooling and granulation of a homogeneous melt of the following raw materials:
• бимодальный полиэтилен высокой плотности с показателем текучести расплава 0,28-0,32 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс;• bimodal high density polyethylene with a melt flow rate of 0.28-0.32 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf;
• литьевой полиэтилен высокой плотности с узким молекулярно-массовым распределением и показателем текучести расплава 28,0-32,0 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс;• molded high-density polyethylene with a narrow molecular weight distribution and a melt flow index of 28.0-32.0 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf;
• малеинизированный литьевой полиэтилен высокой плотности с узким молекулярно-массовым распределением, показателем текучести расплава 16,0-20,0 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс и 0,9-1,1 мас.% привитых малеиновых групп;• maleized cast high-density polyethylene with a narrow molecular weight distribution, melt flow index 16.0-20.0 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf and 0.9-1.1 wt.% grafted maleic groups;
• этилен-октеновый сополимер с показателем текучести расплава 4,0-6,0 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс, твердостью - 68-72 Шор А и температурой плавления 55-60 °С;• ethylene-octene copolymer with a melt flow index of 4.0-6.0 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf, hardness of 68-72 Shore A and a melting point of 55-60°C;
• блок-сополимер «стирол-этилен-бутилен-стирол» (СЭБС) с содержанием стирола 31-34 мас.% и вязкостью в растворе толуола (10 мас.%) при 25°С - 2000-6000 Мпа⋅с;• block copolymer "styrene-ethylene-butylene-styrene" (SEBS) with styrene content of 31-34 wt.% and viscosity in toluene solution (10 wt.%) at 25°C - 2000-6000 MPa⋅s;
• суперконцентрат красителя на основе литьевого линейного полиэтилена, имеющего показатель текучести расплава 48,0 - 52,0 г/10 мин при температуре 190°С и нагрузке 2,16 кгс;• dye superconcentrate based on cast linear polyethylene having a melt flow rate of 48.0 - 52.0 g/10 min at a temperature of 190°C and a load of 2.16 kgf;
• первичный антиоксидант фенольного типа, представляющий собой тетракисметилен (3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат);• primary antioxidant of the phenolic type, which is tetrakismethylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate);
• вторичный фосфитный антиоксидант, представляющий собой трис-(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит;• secondary phosphite antioxidant, which is tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite;
• светостабилизатор поли[[6-[(1,1,3,3-тетраметилбутил)амино]-1,3,5-триазин-2,4-диил] [(2,2,6,6-тетраметил-4- пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]];• light stabilizer poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-1,3,5-triazine-2,4-diyl] [(2,2,6,6-tetramethyl-4- piperidinyl)imino]-1,6-hexanediyl[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]];
• фторполимер, имеющий показатель текучести расплава 6,0 - 14,0 г/10 мин при температуре 265°С и нагрузке 5,0 кгс и температуру плавления - 110-126 °С;• fluoropolymer having a melt flow rate of 6.0 - 14.0 g/10 min at a temperature of 265°C and a load of 5.0 kgf and a melting point of 110-126°C;
б) последующий механический помол полученных гранул композиции на дисковой мельнице до среднего размера частиц - 150-250 мкм.b) subsequent mechanical grinding of the obtained granules of the composition in a disk mill to an average particle size of 150-250 microns.
Способ также характеризуется тем, что указанные сырьевые компоненты взяты в следующем соотношении, масс. %:The method is also characterized by the fact that these raw materials are taken in the following ratio, wt. %:
бимодальный полиэтилен высокой плотности - 16,9;bimodal high density polyethylene - 16.9;
литьевой полиэтилен высокой плотности - 59,5-59,9;molded high-density polyethylene - 59.5-59.9;
малеинизированный литьевой полиэтилен высокой плотности - 4,8-5,2;maleized cast polyethylene of high density - 4.8-5.2;
этилен-октеновый сополимер - 4,9-5,1;ethylene-octene copolymer - 4.9-5.1;
блок-сополимер «стирол-этилен-бутилен-стирол» - 9,9-10,1;block copolymer "styrene-ethylene-butylene-styrene" - 9.9-10.1;
суперконцентрат красителя - 1,5-2,0;dye superconcentrate - 1.5-2.0;
первичный антиоксидант - 0,3-0,4;primary antioxidant - 0.3-0.4;
вторичный антиоксидант - 0,6-0,8;secondary antioxidant - 0.6-0.8;
светостабилизатор - 0,4-0,6;light stabilizer - 0.4-0.6;
фторполимер - 0,1.fluoropolymer - 0.1.
При любом промежуточном значении указанных диапазонов концентраций компонентов достигнут технический результат.At any intermediate value of the indicated concentration ranges of the components, the technical result is achieved.
В Таблице 1 указаны рецептуры порошковой полиэтиленовой композиции, при которых будет достигнут конечный положительный технический результат.Table 1 shows the formulations of the powder polyethylene composition, which will achieve the final positive technical result.
Способ получения порошковой полиэтиленовой композиции согласно изобретению поясняется Фиг.1, на которой показана схема такого способа.The method for obtaining a powder polyethylene composition according to the invention is illustrated in Fig.1, which shows a diagram of such a method.
Возможность достижения поставленного результата заключается в создании мультимодальной композиции на основе бимодального полиэтилена высокой плотности и литьевого полиэтилена высокой плотности с узким ММР, модифицированной малеинизированным литьевым полиэтиленом высокой плотности с узким ММР, специальной группой эластомеров и имеющей комплекс стабилизаторов и внешней смазки. При этом каждый компонент выполняет свою роль:The possibility of achieving the desired result lies in the creation of a multimodal composition based on bimodal high-density polyethylene and molded high-density polyethylene with a narrow MWD, modified with maleized molded high-density polyethylene with a narrow MWD, a special group of elastomers and having a complex of stabilizers and external lubricant. In this case, each component performs its role:
- бимодальный полиэтилен высокой плотности с показателем текучести расплава 0,27-0,33 г/10 мин (190 °С, 2,16 кгс) обеспечивает покрытию высокую жесткость, износостойкость, прочностные характеристики, а также стойкость покрытия к растрескиванию под воздействием окружающей среды;- bimodal high-density polyethylene with a melt flow rate of 0.27-0.33 g/10 min (190 ° C, 2.16 kgf) provides the coating with high rigidity, wear resistance, strength characteristics, as well as resistance to cracking under the influence of the environment ;
- литьевой полиэтилен высокой плотности с узким молекулярно-массовым распределением и показателем текучести расплава 27,0-33,0 г/10 мин (190 °С, 2,16 кгс) обеспечивает покрытию высокую жесткость, износостойкость, предел текучести при растяжении, а также высокую технологичность при газопламенном напылении порошковой композиции;- cast high-density polyethylene with a narrow molecular weight distribution and a melt flow rate of 27.0-33.0 g/10 min (190 ° C, 2.16 kgf) provides the coating with high rigidity, wear resistance, tensile yield strength, and also high manufacturability in flame spraying of the powder composition;
- малеинизированный литьевой полиэтилен высокой плотности с узким молекулярно-массовым распределением, показателем текучести расплава 16,0-20,0 г/10 мин (190 °С, 2,16 кгс) и 0,9-1,1% привитых малеиновых групп обеспечивает без потери основных свойств мультимодальной композиции высокую адгезию покрытия за счет химической реакции с эпоксидным праймером, предварительно нанесенным на борта судов или стальные трубопроводы;- maleized cast high-density polyethylene with a narrow molecular weight distribution, melt flow rate of 16.0-20.0 g/10 min (190 °C, 2.16 kgf) and 0.9-1.1% of grafted maleic groups provides without losing the basic properties of the multimodal composition, high adhesion of the coating due to a chemical reaction with an epoxy primer previously applied to the sides of ships or steel pipelines;
- группа эластомеров состоит из:- the group of elastomers consists of:
• этилен-октеновый сополимер с показателем текучести расплава 4,0-6,0 г/10 мин (190 °С, 2,16 кгс), твердостью - 68-72 Шор А и температурой плавления - 55-60 °С;• ethylene-octene copolymer with a melt flow index of 4.0-6.0 g/10 min (190 °C, 2.16 kgf), hardness - 68-72 Shore A and melting point - 55-60 °C;
• - блок-сополимер «стирол-этилен-бутилен-стирол» (СЭБС) с содержанием стирола 31-34% и вязкостью в растворе толуола (10 % /25 °С) - 2000-6000 Мпа⋅с.• - block copolymer "styrene-ethylene-butylene-styrene" (SEBS) with styrene content of 31-34% and viscosity in toluene solution (10% /25 °C) - 2000-6000 MPa⋅s.
Оба компонента обеспечивают требуемое относительное удлинение при разрыве при -45 °С, а также придают композиции способность упрочняться при растяжении и достигать требуемую прочность при разрыве при комнатной температуре, что не характерно для литьевых марок полиэтилена высокой плотности. Наличие двух эластомеров в рецептуре обусловлено тем, что они компенсируют негативное влияние каждого эластомера в отдельности. СЭБС сильно повышает вязкость композиции, что недопустимо для газопламенного напыления, а этилен-октеновый сополимер сильно снижает температуру размягчения по Вика. Правильно подобранное соотношение этих двух эластомеров минимизирует эти недостатки.Both components provide the required elongation at break at -45 °C, and also give the composition the ability to strengthen in tension and achieve the required tensile strength at room temperature, which is not typical for molded high-density polyethylene grades. The presence of two elastomers in the formulation is due to the fact that they compensate for the negative impact of each elastomer individually. SEBS greatly increases the viscosity of the composition, which is unacceptable for flame spraying, and the ethylene-octene copolymer greatly reduces the Vicat softening point. Properly chosen ratio of these two elastomers minimizes these disadvantages.
- цвет композиции для защиты трубопроводов - черный, а для защиты бортов судов определяется заказчиком. Окраска композиции производится через суперконцентраты на основе литьевого линейного полиэтилена, имеющего показатель текучести расплава (190 °С, 2,16 кгс) - 48,0 - 52,0 г/10 мин, чтобы максимально сохранить свойства мультимодальной композиции;- the color of the composition for protecting pipelines is black, and for protecting the sides of ships it is determined by the customer. The coloring of the composition is carried out through superconcentrates based on cast linear polyethylene, which has a melt flow rate (190 ° C, 2.16 kgf) - 48.0 - 52.0 g / 10 min, in order to preserve the properties of the multimodal composition as much as possible;
- комплекс стабилизаторов состоит из первичного антиоксиданта фенольного типа с химической формулой Тетракисметилен (3,5-ди-т-бутил-4-гидроксигидроциннамат), отвечающего как за стабилизацию композиции во время переработки, так и за длительную эксплуатацию покрытия, вторичного фосфитного антиоксиданта с химической формулой трис-(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит, отвечающего за стабилизацию композиции во время переработки, а также светостабилизатора с химической формулой поли[[6-[(1,1,3,3-тетраметилбутил)амино]-1,3,5-триазин-2,4-диил] [(2,2,6,6-тетраметил-4- пиперидинил)имино]-1,6-гександиил[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)имино]], необходимого для обеспечения защиты покрытия от негативного воздействия УФ-воздействия.- a complex of stabilizers consists of a primary phenol-type antioxidant with the chemical formula Tetrakismethylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate), which is responsible both for stabilizing the composition during processing and for long-term operation of the coating, a secondary phosphite antioxidant with chemical formula tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, which is responsible for stabilizing the composition during processing, as well as a light stabilizer with the chemical formula poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]- 1,3,5-triazine-2,4-diyl] [(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]-1,6-hexanediyl[(2,2,6,6-tetramethyl- 4-piperidinyl)imino]] needed to protect the coating from the negative effects of UV exposure.
- в качестве внешней смазки выбран фторполимер, имеющий показатель текучести расплава (265 °С, 5,0 кгс) - 6,0 - 14,0 г/10 мин и температуру плавления - 110-126 °С. С одной стороны он не ухудшает исходные свойства мультимодальной композиции, а с другой:- a fluoropolymer was chosen as an external lubricant, having a melt flow index (265 °C, 5.0 kgf) - 6.0 - 14.0 g/10 min and a melting point - 110-126 °C. On the one hand, it does not worsen the original properties of the multimodal composition, and on the other:
• выступает в качестве процессинговой добавки (облегчает перерабатываемость композиции при компаундировании, снижает образование нагара на шнеках и цилиндре экструдера, ускоряет переход с цвета на цвет);• acts as a processing additive (facilitates the processing of the composition during compounding, reduces the formation of deposits on the screws and the extruder barrel, accelerates the transition from color to color);
• ощутимо снижает коэффициент трения скольжения о лед за счет образования фторопластовой пленки на поверхности покрытия;• significantly reduces the coefficient of sliding friction on ice due to the formation of a fluoroplastic film on the surface of the coating;
• повышает термостабильность порошковой полиэтиленовой композиции, что особенно актуально при газопламенном напылении.• increases the thermal stability of the polyethylene powder composition, which is especially important for flame spraying.
Отличительными особенностями композиции являются:The salient features of the composition are:
• основа композиции - это смесь бимодального полиэтилена высокой плотности и литьевого полиэтилена высокой плотности с узким молекулярно-массовым распределением, образующая мультимодальную композицию;• the basis of the composition is a mixture of bimodal high density polyethylene and molded high density polyethylene with a narrow molecular weight distribution, forming a multimodal composition;
• наличие в рецептуре группы эластомеров, которые с одной стороны придают композиции необходимые относительное удлинение при разрыве при -45°С и прочность при разрыве при комнатной температуре, а с другой стороны компенсируют негативное влияние каждого из них на температуру размягчения по Вика и показатель текучести расплава;• the presence in the recipe of a group of elastomers, which, on the one hand, give the composition the necessary relative elongation at break at -45°C and strength at break at room temperature, and on the other hand, compensate for the negative effect of each of them on the Vicat softening temperature and the melt flow index ;
• комплекс стабилизаторов с повышенными концентрациями первичного и вторичного антиоксидантов в составе для защиты композиции от нежелательного окислительного воздействия, вызванного воздействием пламени при газопламенном напылении покрытия;• a complex of stabilizers with increased concentrations of primary and secondary antioxidants in the composition to protect the composition from undesirable oxidative effects caused by flame exposure during flame spraying of the coating;
• фторопластовая внешняя смазка для обеспечения требуемого коэффициента трения скольжения о лед и увеличения термостабильности композиции, необходимой при газопламенном напылении покрытия.• Fluoroplastic external lubrication to provide the required coefficient of sliding friction on ice and increase the thermal stability of the composition required for flame spraying of the coating.
Процесс создания порошковой полиэтиленовой композиции происходит в два этапа. Со ссылкой на Фиг.1, на первой стадии получают композицию в гранулированном виде посредством смешения исходных сырьевых компонентов в расплаве в экструдере. Каждый компонент привносит свой вклад, как в комплекс целевых свойств готового изделия, так и в технологию.The process of creating a powder polyethylene composition occurs in two stages. With reference to Figure 1, in the first stage, a composition is obtained in granular form by mixing the initial raw materials in the melt in an extruder. Each component contributes both to the complex of target properties of the finished product and to the technology.
Все компоненты должны быть качественно распределены в массе, поэтому важно соблюсти температурно-сдвиговой технологический режим при компаундировании. Этой цели служат требования к используемому компаундирующему оборудованию, конфигурации его элементов.All components must be qualitatively distributed in the mass, so it is important to observe the temperature-shift technological regime during compounding. This goal is served by the requirements for the used compounding equipment, the configuration of its elements.
Смесительным экструдером для получения заявленной композиции может быть двухшнековый экструдер с L/D, равным не менее 48 и количеством зон - не менее 12, снабженный системами дозирования компонентов, вакуумной дегазации, охлаждения расплава и грануляцией готового материала. Все компоненты подаются в первую загрузочную зону экструдера при частоте вращения шнеков 300÷400 об/мин. Температурный профиль экструдера имеет следующий вид:A mixing extruder for obtaining the claimed composition can be a twin screw extruder with an L/D of at least 48 and a number of zones of at least 12, equipped with systems for dosing components, vacuum degassing, melt cooling and granulation of the finished material. All components are fed into the first loading zone of the extruder at a screw speed of 300÷400 rpm. The temperature profile of the extruder is as follows:
На качество смешения наибольшее влияние оказывает конфигурация (сборка) шнеков. Наиболее оптимальная конфигурация шнеков приведена на Фиг. 2.The quality of mixing is most affected by the configuration (assembly) of the screws. The most optimal screw configuration is shown in Fig. 2.
Со ссылкой на Фиг.1, на второй стадии осуществляется механический помол полученной на первой стадии гранулированной композиции. Помол может быть осуществлен с использованием дисковой мельницы - в камеру измельчения в зазор между вращающимся и стационарным дисками подается гранулированная полиэтиленовая композиция, где благодаря эффекту резания между зубчатыми сегментами дисков происходит измельчение материала. Когда частицы достигают необходимого размера, они выносятся из камеры измельчения потоком воздуха, создаваемым нагнетательным вентилятором. При этом воздушный поток помимо транспортирования частиц порошка дополнительно охлаждает материал и измельчающие диски, что позволяет избежать недопустимого размягчения материала. Воздуходувка отправляет измельченный материал в циклонный сепаратор, из которого воздух и пыль отправляются в мешок пылесборного устройства для удаления пыли, а порошковая полиэтиленовая композиция поступает в классификатор с сетками, имеющими размер ячеек 400 мкм. Данный размер обеспечивает максимальную производительность для среднего размера частиц D50 - 150-250 мкм. Частицы большего размера, чем ячейки сетки, отправляются на повторный помол в камеру измельчения.With reference to Figure 1, in the second stage, mechanical grinding of the granular composition obtained in the first stage is carried out. Grinding can be carried out using a disk mill - a granular polyethylene composition is fed into the grinding chamber into the gap between the rotating and stationary disks, where, due to the cutting effect between the toothed segments of the disks, the material is crushed. When the particles reach the required size, they are carried out of the grinding chamber by the air flow created by the blower. In this case, the air flow, in addition to transporting powder particles, additionally cools the material and grinding discs, which makes it possible to avoid unacceptable softening of the material. The blower sends the crushed material to the cyclone separator, from which air and dust are sent to the dust collector bag for dust removal, and the polyethylene powder composition enters the classifier with meshes having a mesh size of 400 microns. This size provides maximum performance for the average particle size D50 - 150-250 microns. Particles larger than the mesh cells are sent to the grinding chamber for re-grinding.
Заявляемый способ подтверждается следующими примерами:The claimed method is confirmed by the following examples:
Пример 1.Example 1
Пример 2.Example 2
Пример 3.Example 3
Пример 4.Example 4
Пример 5.Example 5
Пример 6.Example 6
Пример 7.Example 7
Полученные порошковые композиции для примеров №1-7 наносят на предварительно подготовленные стальные пластины размером 150 мм*70 мм*3 мм.The obtained powder compositions for examples No. 1-7 are applied to pre-prepared steel plates with a size of 150 mm * 70 mm * 3 mm.
Подготовка поверхности состоит из нескольких последующих стадий:Surface preparation consists of several subsequent stages:
• обезжиривание;• degreasing;
• пескоструйная обработка;• sandblasting;
• обеспыливание;• dedusting;
• пассивация;• passivation;
• нанесение эпоксидного праймера.• application of epoxy primer.
Обезжиривание поверхности металла проводят с помощью мягкой безворсовой ткани или ватного тампона, смоченных в растворителе, до степени не более 1 в соответствии с ГОСТ 9.402-2004. В качестве растворителей используют тетрахлорэтилен, уайт-спирит, нефрас-С 50/170 или ацетон. После обработки пластину выдерживают в течение 15 минут под принудительной вытяжной вентиляцией.Degreasing of the metal surface is carried out using a soft lint-free cloth or cotton swab dipped in a solvent to a degree of not more than 1 in accordance with GOST 9.402-2004. Tetrachlorethylene, white spirit, nefras-C 50/170 or acetone are used as solvents. After processing, the plate is kept for 15 minutes under forced exhaust ventilation.
Очистку поверхности от окалины, ржавчины и тяжелых загрязнений проводят механическим способом, а именно воздушно-абразивным способом при помощи пескоструйного аппарата. Работы осуществляют в необитаемой пескоструйной камере с предварительно включенной вентиляцией, индивидуальной подсветкой и циклонной системой фильтрации воздуха. При абразивной обработке используют либо купершлак, либо никельшлак. После абразивной обработки поверхность не должна иметь острых выступов, заусенец, брызг металла, шлака и других недопустимых поверхностных дефектов. Степень очистки должна быть не менее Sa 2 1/2 в соответствии с ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014, а шероховатость поверхности - 40 ÷ 90 мкм в соответствии с ISO 8503-4:2012.Surface cleaning from scale, rust and heavy contaminants is carried out mechanically, namely by air-abrasive method using a sandblaster. The work is carried out in an uninhabited sandblasting chamber with pre-activated ventilation, individual lighting and a cyclone air filtration system. When abrasive processing, either cooper slag or nickel slag is used. After abrasive treatment, the surface must be free of sharp protrusions, burrs, metal spatter, slag and other unacceptable surface defects. The degree of cleaning must be at least
После абразивной обработки должно быть проведено удаление остаточной пыли сжатым воздухом с поверхности. Класс запыленности должен быть не более третьего по ISO 8502-3:2017.After abrasive treatment, the removal of residual dust with compressed air from the surface should be carried out. The dust content class should be no more than the third according to ISO 8502-3:2017.
Для увеличения адгезии покрытия проводят химическую обработку (пассивацию) поверхности хроматным, фосфатным или хромат-фосфатными растворами. Нанесенный слой должен быть равномерным без потеков и пропусков.To increase the adhesion of the coating, chemical treatment (passivation) of the surface is carried out with chromate, phosphate or chromate-phosphate solutions. The applied layer should be uniform without streaks and gaps.
В течение всего технологического цикла подготовки поверхности металла и нанесения защитного покрытия относительная влажность воздуха не должна превышать 80%, а температура в помещении должна быть не менее 15 °С.During the entire technological cycle of metal surface preparation and application of a protective coating, the relative humidity of the air should not exceed 80%, and the temperature in the room should be at least 15 °C.
Подготовленные металлические пластины термостатируют в термошкафу при температуре 250 °С в течение 13 ÷ 15 минут до установления температуры поверхности стальной пластины 210 ÷ 230 °С.The prepared metal plates are thermostated in a heating cabinet at a temperature of 250 °C for 13 ÷ 15 minutes until the surface temperature of the steel plate reaches 210 ÷ 230 °C.
Нагретые пластины перемещают в камеру нанесения, где с помощью установки для электростатического нанесения наносят порошковый эпоксидный праймер KCC Karumel EX4413-L300 B/Green (II) либо его аналог. При этом в момент нанесения температура поверхности стальных пластин должна быть 180 ÷ 220 °С. Минимальная толщина слоя эпоксидного праймера должна быть не менее 60 мкм.The heated plates are transferred to the application chamber, where the powder epoxy primer KCC Karumel EX4413-L300 B/Green (II) or its equivalent is applied using an electrostatic application unit. In this case, at the time of application, the surface temperature of the steel plates should be 180 ÷ 220 °C. The minimum thickness of the epoxy primer layer must be at least 60 µm.
Нанесение порошковой полиэтиленовой композиции производят с помощью установки для газопламенного напыления. Подготовленную металлическую пластину размещают на штативе в камере нанесения. Нанесение порошковой полиэтиленовой композиции осуществляется горелкой, размещенной на расстоянии 500 ÷ 650 мм от поверхности. Горелку перемещают в плоскости пластины со скоростью примерно 20 ÷ 30 мм/секунду. При скорости нанесения 20 ÷ 30 мм/секунду толщина слоя покрытия, нанесенного в 1 слой, составляет 200 ÷ 250 мкм. После получения толщины покрытия 3,0 - 3,5 мм на всей поверхности стальной пластины образец охлаждают. Образцы помещают в емкость с водой комнатной температуры или термостат, поддерживающий температуру воды 20 °С. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.The application of a powder polyethylene composition is carried out using a flame spraying unit. The prepared metal plate is placed on a stand in the application chamber. The application of a powder polyethylene composition is carried out by a burner placed at a distance of 500 ÷ 650 mm from the surface. The burner is moved in the plane of the plate at a speed of approximately 20 ÷ 30 mm/sec. At a deposition rate of 20 ÷ 30 mm/sec, the thickness of the coating layer applied in 1 layer is 200 ÷ 250 µm. After obtaining a coating thickness of 3.0 - 3.5 mm on the entire surface of the steel plate, the sample is cooled. Samples are placed in a container with water at room temperature or a thermostat that maintains a water temperature of 20 °C. The test results are shown in Table 2.
Claims (12)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792564C1 true RU2792564C1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2603489B2 (en) * | 1987-12-15 | 1997-04-23 | 日本石油化学 株式会社 | Ethylene polymer composition for powder coating |
CN109679413A (en) * | 2018-12-25 | 2019-04-26 | 上海邦中新材料有限公司 | A kind of polyethylene powder coating and method suitable for pipeline |
CN109880445A (en) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 金旸(厦门)新材料科技有限公司 | A kind of high bonding force polyethylene powder coating and its preparation method and application |
RU2697807C1 (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Thermoplastic elastomeric coating composition |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2603489B2 (en) * | 1987-12-15 | 1997-04-23 | 日本石油化学 株式会社 | Ethylene polymer composition for powder coating |
CN109679413A (en) * | 2018-12-25 | 2019-04-26 | 上海邦中新材料有限公司 | A kind of polyethylene powder coating and method suitable for pipeline |
CN109880445A (en) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 金旸(厦门)新材料科技有限公司 | A kind of high bonding force polyethylene powder coating and its preparation method and application |
RU2697807C1 (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Thermoplastic elastomeric coating composition |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1031384B1 (en) | Rotolining process | |
JP2008229809A (en) | Substrate treatment method of coating film forming part | |
CN105980722B (en) | Composite bearing with polyimide matrix | |
KR102032037B1 (en) | Adhesive Composition | |
RU2792564C1 (en) | Polyethylene powder composition for protection against ice and corrosion of ships' hulls and steel pipelines and method for its production | |
KR20210092770A (en) | Coatings to improve performance and life in plastics processing applications | |
US20200347210A1 (en) | Polymer compositions for thermal spray coating | |
CN117534929B (en) | Low-corrosiveness fluorine-containing sealing ring composition and preparation method thereof | |
EP3615600B1 (en) | Surface treated talc and polymer compositions for high temperature applications | |
WO2016194743A1 (en) | Modified polyethylene resin composition | |
TWI770236B (en) | Granular mixture | |
US20240343901A1 (en) | Polymer composition based on poly(meth)acrylimide for tribological applications | |
JP7137113B1 (en) | Meltable fluororesin primer | |
RU2338764C2 (en) | Composite polymer material for functional coatings and method of depositing it | |
US20240059913A1 (en) | Powder coating composition | |
US20230151223A1 (en) | Pipeline member for ultrapure water and polyethylene-based resin composition for pipeline member for ultrapure water | |
CN112480752A (en) | Oil-stain-resistant high-adhesion polyethylene powder coating and preparation method and application thereof | |
CN113915423A (en) | Corrosion-resistant pipeline and application | |
EP3297771A1 (en) | Multilayer assembly | |
RU2757483C1 (en) | Powder composition of polyethylene | |
JPWO2004052987A1 (en) | Fluororesin composition, method for producing fluororesin composition, semiconductor production apparatus, and covered electric wire | |
US20040137145A1 (en) | Rotolining process | |
CN117616092B (en) | Powder coating composition | |
Lima et al. | Study of tribological performance of selected thermal sprayed polymers | |
Bagdasaryan et al. | Tribological Characteristics of (TiZrNbTaHf) N/MoN Nanocomposite Coating |