DD295651A5 - Verfahren zur herstellung korrosionsvermindernder aktivpigmente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsvermindernder Stoffverbunde, bestehend aus Aktivsubstanzen und Traegermaterialien, fuer den passiven Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe. Ziel der Erfindung ist es, den Material- und Energieaufwand, den anlagentechnischen Aufwand sowie die Umweltbelastung bei der Herstellung korrosionsschutzaktiver Stoffverbunde zu vermindern. Aufgabe der Erfindung ist es, den technologischen Aufwand bei der Herstellung sowie die Einsatzmenge der teuren Aktivsubstanzen ohne eine Verschlechterung der Schutzwirkung der Aktivpigmente zu reduzieren. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz pulverfoermige Gemische aus organischen Aktivsubstanzen, z. B. Phthalocyanine und elektrisch leitfaehigen Traegermaterialien, z. B. Graphit, gegebenenfalls unter Zusatz von Fuellstoffen, einer aktivierenden mechanischen Behandlung unterworfen werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsvermindernder Stoffverbunde, bestehend aus Aktivsubstanzen und Trägermaterialien, für den passiven Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es ist bekannt, organische Verbindungen als Korrosionsschutzpigmente allein oder in Kombination mit anorganischen Pigmenten und/oder Füllstoffen in organischen Schutzschichten einzusetzen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, monomere und/oder polymere chelatbildende organische Substanzen in metallfreier und metallhaltiger Form vom Typ des Phthalocyanins, Tetraarylporphyrins oder Tetraazaanulens mit verschiedenen Substituenten und Heteroatomen zu verwenden. Ein Nachteil solcher Stoffe besteht in ihrer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit, so daß die für die Metallpassivierung notwendigen Elektronenübertragungsprozesse nur langsam und lokal ablaufen können.

Es wurde jedoch die Korrosionsschutzwirkung der chelatbildenden organischen Substanzen verbessert, indem diese auf Kohlenstoffträger, vorzugsweise Graphit, Avetylenruß oder Aktivkohle aufgebracht werden.

Der guten Schutzwirkung derartiger Pigmente stehen ernste Bedenken in herstellungstechnischer Hinsicht gegenüber, insbesondere wenn diese Pigmente in größeren Mengen produziert werden sollen.

Sie erfordern bei der Herstellung erhebliche Aufwendungen bezüglich der technischen Einrichtungen und des Umweltschutzes.

Es sind Verfahren bekannt zum Aufbringen der organischen Aktivsubstanzen auf das Trägermaterial durch

- Ausfällen aus anorganischen oder organischen Lösungsmitteln

- Aufsynthetisieren oder Aufsublimieren.

Beim Ausfällen aus Lösungsmitteln, z. B. hochkonzentrierter Schwefelsäure oder Pyridin, sind die wegen der sehr geringen Löslichkeiten der organischen Aktivsubstanzen anfallenden großen Mengen an Lösungsmitteln für die Technik und Umwelt sehr belastend. Versuche, diese Lösungsmittel durch andere, vorteilhaftere zu ersetzen, sind bisher nicht erfolgreich verlaufen. Das Aufsynthetisieren und Aufsublimieren hat gegenüber dem Ausfällen aus Lösungsmitteln stets die Abnahme der Schutzwirkung der Aktivpigmente zur Folge.

Es ist weiterhin bekannt, daß bei den angeführten Verfahren die Stoffausbeuten bezüglich der kostenintensiven Aktivsubstanz sehr niedrig, bis maximal 50%, liegen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Material- und Energieaufwand, den anlagentechnischen Aufwand sowie die Umweltbelastung bei der Herstellung korrosionsschutzaktiver Stoffverbunde, bestehend aus Aktivsubstanzen und Trägermaterialien, zu vermindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den technologischen Aufwand bei der Herstellung sowie die Einsatzmenge des teu/en Aktivsubstanzen ohne eine Verschlechterung der Schutzwirkung der Aktivpigmente zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß pulverförmige Gemische aus organischen Aktivsubstanzen, z.B. Fe-Phthalocyanin, und elektrisch

leitfähigen Trägermaterialien, ζ. B. Graphit, einer intensiven mechanischen Behandlung unterworfen werden. Daneben kann das Gemisch noch andere Füllstoffe oder/und aktive oder/und inerte Pigmente enthalten. Überraschend wurde gefunden, daß bei intensiver mechanischer Behandlung von Trägermaterialien und aktiver Substanz ein Verbundsystem entsteht, bei dem die Korrosionsschutzwirkung der Einzelkomponenten synergetisch verstärkt ist. Dadurch läßt sich die Einsatzmenge an Aktivsubstanzen drastisch reduzieren.

Als mechanische Verfahren kommen die Behandlung in Wälz-, Kugel-, Schwing-, Schleuder- oder Strahlmühlen in Betracht. Das Trägermaterial kann dabei durch Inertsubstanzen gestreckt werden, z. B. Graphit gestreckt mit Eisenoxiden, Talkum, Calcit oder Schwerspat. Der mechanische Prozeß führt zum „Graphitieren" der Inertsubstanzen, so daß die erforderliche elektrische Leitfähigkeit in hohem Maße erhalten bleibt. Mischungsverhältnisse von Aktivsubstanz, vorzugsweise N«-Chelatsysteme, und Trägermaterial, vorzugsweise Graphit, sowie deren Einsatzmöglichkeiten sind in Tab. 1 und 2 aufgeführt, ebenso der Hinweis auf weitere mögliche Zusätze von Füllstoffen, u.a. Talkum, Calche, Kaolin und/oder chemisch und elektrochemisch inaktive Pigmente, u.a. Eisenoxide, Titandioxide usw

Die erfindungsgemäße mechanische Behandlung läßt eine zweistufige Prozeßführung zu:

- aktivierender Prozeß zur Entwicklung der Korrosionsschutzwirksamkeit von Verbundsystemen aus elektronenleitendem Trägermaterial, z.B. Graphit, Ruß, Aktivkohle, Aluminium, Magnesium, Zink, Eisen und andere Metalle und/oder deren Legierungen in Pulverform und aktiver Substanz;

— mischender Prozeß nach Zuführung weiterer Füllstoffe, gegebenenfalls unter gleichzeitiger „Graphitierung" dieser Zusätze zwecks Förderung der elektronenleitenden Eigenschaft des Pigmentgemisches.

Ausführungsbeispiele

Im folgenden wird die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des Eisen-Phthalocyanins (FePc) als Aktivsubstanz und des Graphits als Trägermaterial in Gegenüberstellung zu den analogen nicht intensiv mechanisch behandelten Mischungen sowie den durch Ausfällen von FePc aus konzentrierter Schwefelsäure erhaltenen Stoff verbunden dargelegt.

Die Charakterisierung der Aktivität der Stoffsysteme erfolgte nach der Methode der Wasserstoffperoxid-Zersetzung (Katalaseaktivität). Sie wurde durch volumetrische Bestimmung der aus Wasserstoffperoxid entwickelten Sauerstoffmenge ermittelt. Wie bereits bekannt, können monomere und/oder polymere metallhaltige oder metallfreie, chelatbildende Verbindungen, die die Sauerstoff reduktion an der Metalloberfläche zu katalysieren in der Lage sind, die Korrosion von Metallen, vorzugsweise Eisen und Eisenlegierungen, durch Passivierung der Metalloberfläche stark verringern. Deshalb ist die Katalaseaktivität mit der Korrosionsschutzwirkung verbunden.

Tabelle 1

Substanz	Behandlungszeit	zersetzte Menge	Halbwerts
(100mg)	mechanisch	HjC^nach 10min	zeit
	im Vibrator
	min	%	S
Masseverhältnis	5	36,8	1580
FePc = 1:9	30	59,2	350
Graphit	120	82,8	150
Masseverhältnis
FePc = 1:15	30	35,8	1330
Graphit
Masseverhättnis
FePc =1:20	30	26,4	2820
Graphit	60	50,4	585
FePc allein	60	13,2	1680
Graphit allein	60	0,6	-
FePc aus H2SO4 auf
Graphit (1:9) ausgefällt	_	74,8	225
Einfaches Mischen von
FePc und Graphit im
Verhältnis 1:9	-	2,0	-

ei n.

Tabelle 2 Beispiele für den Einsatz in Anstrichstoff-Formulierungen

Beispiel 1	Ma.-%	Beispiel 2	Ma.-%
Pc-Konzentrat (15%ig)	41.0	Pc-Konzentrat (15%ig)	41,0
Alkydharzlösung (60%ig in Xylol)	9,0	Alkydharzlösung (60%ig in Xylol)	9,0
Trikresylphosphat	3,0	Trikresylphosphat	3,0
Lösungsmittelgemisch		Lösungsmittelgemisch
(Toluol, Xylol, Butylacetat)	23	(Toluol, Xylol, Butylacetat)	23,0
Leinölfirnis	4,0	Leinölfirnis	4,0
Eisenphthalocyanin,		Calcit	5,0
aufgebracht auf Graphit		Co-tetraphenylporphyrin,
(Masseverhältnis 1:9)	20,0	aufgebrachtauf Aluminium
		(Masseverhältnis 1:1)	15,0
	100,0		100,0

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von korrosionsvermindernden Aktivpigmenten, bestehend aus organischen Aktivsubstanzen, elektrisch leitfähigen Trägermaterialien und gegebenenfalls Füllstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens die organischen Aktivsubstanzen und die elektrisch leitfähigen Trägermaterialien einer intensiven mechanischen Behandlung unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß monomere und/oder polymere chelatbildende organische Substanzen in metallfreier und metallhaltiger Form vom Typ des Phthalocyanins, TetraarylporphyrinsoderTetraazaanulens mit verschiedenen Substituenten und Heteroatomen mit dem elektrisch leitfähigen Trägermaterial in einer Schwingmühle behandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die chelatbildenden organischen Substanzen zusammen mit Graphit im Masseverhältnis 1:5 bis 1:25 wahlweise 100 bis 400 min lang in einer Schwingmühle bei ca. 20Hz behandelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Füllstoff mit Graphit gemahlen, die Aktivsubstanz zugegeben und alle Komponenten der intensiven mechanischen Behandlung unterworfen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Füllstoffe dem aktiven Verbundsystem zugemischt werden.