RU2593645C2 - Anticorrosive composition - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to compositions used in engineering for anticorrosion protection of metals, and can be used for long-term protection of chemical equipment from diluted and concentrated acids and alkalis. Anticorrosive composition contains, pts. wt: sealant 51-G10-100, zinc oxide or magnesium oxide - 0.01-2.0, stearic or oleic acid - 0.01-0.2, sulphur - 0.2-5.0, polysulphide oligomer - 0.01-2.0, zinc dithiocarbamate - 0.1-2.0, diphenylguanidine - 0.1-0.5, cyclohexanone - 0.5-2.0, p-dinitrosobenzene - 2-4.

EFFECT: invention allows to increase the level of adhesion to the metal surface without reduction of the main operational characteristics of the coating material.

1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к составам композиций, применяемых в технике для антикоррозионной защиты металлов, и может быть использовано для длительной защиты химического оборудования от воздействия разбавленных и концентрированных кислот и щелочей.The invention relates to compositions of compositions used in the technique for anticorrosive protection of metals, and can be used for long-term protection of chemical equipment from the effects of dilute and concentrated acids and alkalis.

Известна самовулканизующаяся антикоррозионная композиция на основе бутадиен-стирольного термопласта герметика, содержащая наполнитель - графит или сажу, адгезив - инден-кумароновую смолу, тиксотропную добавку - аэросил, и растворитель - бутилацетат. Известная композиция производится по ТУ 38 105626-03 под маркой - герметик 51-Г10. Известная композиция отличается технологичностью при нанесении методами лакокрасочной технологии и рекомендована к применению в качестве материала для защиты емкостного химического оборудования внутренних поверхностей от воздействия агрессивных сред кислотного и щелочного характера (Сафрончик В.И. Защита от коррозии строительных конструкций и технологического оборудования. - Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1988. С. 90-91).A self-vulcanizing anticorrosive composition based on a styrene-butadiene thermoplastic sealant is known, containing a filler — graphite or soot, an adhesive — inden-coumaron resin, a thixotropic additive — aerosil, and a solvent — butyl acetate. The known composition is produced according to TU 38 105626-03 under the brand name - sealant 51-G10. The known composition is adaptable when applied by methods of paint and varnish technology and is recommended for use as a material for the protection of capacitive chemical equipment of internal surfaces from the effects of aggressive environments of acidic and alkaline nature (Safronchik V.I. Corrosion protection of building structures and technological equipment. - L .: Stroyizdat, Leningrad Branch, 1988.S. 90-91).

Недостатками известной композиции являются недостаточный уровень адгезии к защищаемой металлической поверхности и невысокая теплостойкость и стойкость к тепловому старению материала покрытия, образующегося при нанесении известной композиции на металлическую поверхность.The disadvantages of the known composition are the lack of adhesion to the protected metal surface and low heat resistance and resistance to heat aging of the coating material formed when applying the known composition to a metal surface.

Известен герметизирующий состав, включающий бутадиен-стирольный термоэластопласт, адгезив, наполнитель, тиксотропную добавку, антиоксидант и растворитель (см. описание к патенту РФ №2059684, МПК C09K 3/10, опубл. 10.05.1996).Known sealing composition, including styrene-butadiene thermoplastic elastomer, adhesive, filler, thixotropic additive, antioxidant and solvent (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2059684, IPC C09K 3/10, publ. 10.05.1996).

В качестве бутадиен-стирольного термоэластопласта он содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом, с содержанием последнего 3-80 мас. и дополнительно сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 60-65 мас. блочного стирола 30-34 мас.As styrene-butadiene thermoplastic elastomer, it contains styrene-butadiene thermoplastic elastomer filled with polystyrene, with the content of the latter 3-80 wt. and additionally a copolymer of butadiene with styrene with a content of bound styrene of 60-65 wt. block styrene 30-34 wt.

Задача повышения теплостойкости и стойкости к атмосферному воздействию частично решается при реализации известного технического решения по патенту №2059684 путем использования смесевого состава, включающего наполненный полистиролом бутадиен-стирольный термоэластопласт, сополимер бутадиена со стиролом, растворитель и технологические добавки. Вместе с тем, известная композиция характеризуется высокой вязкостью, не технологична и не может быть использована посредством современных производительных методов нанесения покрытия, например, окрасочными агрегатами воздушного и безвоздушного распыления. Кроме того, при формировании покрытия не протекают химические реакции с образованием поперечных связей, определяющих целый ряд эксплуатационных свойств, в частности теплостойкость, твердость, стойкость к действию агрессивных сред и др.The task of increasing heat and weather resistance is partially solved by implementing the well-known technical solution according to patent No. 2059684 by using a mixed composition comprising polystyrene-filled styrene-styrene thermoplastic elastomer, butadiene-styrene copolymer, solvent and processing aids. At the same time, the known composition is characterized by high viscosity, is not technologically advanced and cannot be used by modern productive coating methods, for example, by air and airless spray painting units. In addition, when forming a coating, chemical reactions do not occur with the formation of cross-links, which determine a number of operational properties, in particular heat resistance, hardness, resistance to aggressive environments, etc.

Применяемые адгезионные добавки при их различном содержании не оказывают столь значительного влияния на уровень адгезионных свойств герметика. К ним относится и инден-кумароновая смола как одна из технологических добавок герметика 51-Г10.The applied adhesive additives with their different contents do not have such a significant effect on the level of adhesive properties of the sealant. These include inden-coumarone resin as one of the technological additives of the 51-G10 sealant.

Известна антикоррозионная композиция, принятая в качестве прототипа, включающая герметик 51-Г10, активаторы вулканизации - оксид цинка или оксид магния, стеариновую или олеиновую кислоту, ускорители вулканизации - дитиокарбамат цинка и дифенилгуанидин, полисульфидный олигомер, серу, при этом герметик содержит раствор в бутилацетате бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30-01, наполнитель, инден-кумароновую смолу и аэросил (см. описание к патенту Российской Федерации №2430941, МПК C09D 5/08, C09D 109/068, опубл. 10.10.2011).Known anticorrosive composition adopted as a prototype, including sealant 51-G10, vulcanization activators — zinc oxide or magnesium oxide, stearic or oleic acid, vulcanization accelerators — zinc dithiocarbamate and diphenylguanidine, polysulfide oligomer, sulfur, butene acetate contains butadiene butadiene styrene thermoplastic elastomer DST-30-01, filler, inden-coumarone resin and aerosil (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2430941, IPC C09D 5/08, C09D 109/068, publ. 10.10.2011).

Известная антикоррозионная композиция дополнительно содержит циклогексанон.The known anti-corrosion composition further comprises cyclohexanone.

Известная антикоррозионная композиция предназначена для формирования антикоррозионного покрытия внутренних поверхностей емкостного оборудования от воздействия агрессивных сред кислотного и щелочного характера. Материал покрытия обладает высокими механическими характеристиками и антикоррозионными свойствами, а также повышенной теплостойкостью и стойкостью к тепловому старению, что способствует большой долговечности и работоспособности в условиях эксплуатации.Known anticorrosive composition is intended for the formation of anticorrosive coating of the inner surfaces of capacitive equipment from exposure to aggressive environments of acidic and alkaline nature. The coating material has high mechanical characteristics and anticorrosion properties, as well as increased heat resistance and resistance to heat aging, which contributes to great durability and performance in operating conditions.

Основным недостатком известной антикоррозионной композиции является недостаточно высокий уровень адгезии материала покрытия к металлу, что приводит к значительному снижению антикоррозионных свойств.The main disadvantage of the known anticorrosive composition is the insufficiently high level of adhesion of the coating material to the metal, which leads to a significant decrease in anticorrosion properties.

Технической задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение показателей твердости при повышенной температуре и увеличении адгезии к защищаемой металлической поверхности без снижения основных эксплуатационных характеристик материала покрытия.The technical task and the technical result of the invention is to increase the hardness at elevated temperatures and increase adhesion to the protected metal surface without reducing the basic operational characteristics of the coating material.

Технический результат достигается тем, что антикоррозионная композиция, включающая герметик 51-Г10, активаторы вулканизации - оксид цинка или оксид магния, стеариновую или олеиновую кислоту, ускорители вулканизации - дитиокарбамат цинка и дифенилгуанидин, полисульфидный олигомер, серу, при этом герметик содержит раствор в бутилацетате бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30-01, наполнитель, инден-кумароновую смолу и аэросил, циклогексанон, дополнительно содержит п-динитрозобензол, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The technical result is achieved by the fact that the anticorrosion composition, including sealant 51-G10, vulcanization activators — zinc oxide or magnesium oxide, stearic or oleic acid, vulcanization accelerators — zinc dithiocarbamate and diphenylguanidine, polysulfide oligomer, sulfur, while the sealant contains butadiene butadiene -styrene thermoplastic elastomer DST-30-01, filler, indene-coumarone resin and aerosil, cyclohexanone, additionally contains p-dinitrosobenzene, in the following ratio, wt. hours:

герметик 51-Г10sealant 51-G10 100one hundred оксид цинка или оксид магнияzinc oxide or magnesium oxide 0,01-2,00.01-2.0 стеариновая кислота или олеиновая кислотаstearic acid or oleic acid 0,01-0,20.01-0.2 сераsulfur 0,2-5,00.2-5.0 полисульфидный олигомерpolysulfide oligomer 0,01-2,00.01-2.0 дитиокарбамат цинкаzinc dithiocarbamate 0,1-2,00.1-2.0 дифенилгуанидинdiphenylguanidine 0,1-0,50.1-0.5 циклогексанонcyclohexanone 0,5-20.5-2 п-динитрозобензолp-dinitrosobenzene 2-42-4

Предлагаемая антикоррозионная композиция имеет более высокие показатели твердости при повышенной температуре (313 К и 333 К) по сравнению с прототипом, а также помимо повышенной теплостойкости и стойкости к тепловому старению характеризуется повышенной адгезией к стальной поверхности марки Ст. 3 ГОСТ 380-2005, которая в 1,3-1,6 раза выше по сравнению с прототипом.The proposed anticorrosive composition has higher hardness at elevated temperatures (313 K and 333 K) compared to the prototype, and in addition to increased heat resistance and resistance to heat aging, it is characterized by increased adhesion to the steel surface of the grade St. 3 GOST 380-2005, which is 1.3-1.6 times higher compared to the prototype.

Более высокие показатели твердости при повышенной температуре предлагаемой антикоррозионной композиции можно обосновать за счет образования дополнительных вулканизационных сшивок по непредельным бутадиеновым блокам диенстирольного термоэластопласта. Диенстирольный термоэластопласт при повышенных температурах размягчается, что приводит к снижению твердости материала. Дополнительные межмолекулярные поперечные сшивки, образованные за счет реакции химического взаимодействия п-динитрозобензола с полибутадиеновыми блоками термоэластопласта, способствуют снижению межмолекулярной подвижности и повышению стойкости к деформации при нагреве.Higher hardness at an elevated temperature of the proposed anticorrosive composition can be justified by the formation of additional vulcanization cross-linking on unsaturated butadiene blocks of diene styrene thermoplastic elastomer. Dienstyrene thermoplastic elastomer softens at elevated temperatures, which leads to a decrease in the hardness of the material. Additional intermolecular cross-links formed due to the reaction of the chemical interaction of p-dinitrosobenzene with polybutadiene blocks of thermoplastic elastomer, reduce intermolecular mobility and increase resistance to deformation when heated.

Более высокие показатели адгезии предлагаемой антикоррозионной композиции к стали, а также влияние п-динитрозобензола на адгезионные характеристики композиции можно обосновать на основе теории кислотно-основного взаимодействия между адгезивом и субстратом. При межфазном кислотно-основном взаимодействии кислотные группы одной фазы взаимодействуют с основными группами другой, и адгезия увеличивается с ростом содержания кислотных групп адгезива или основных групп субстрата, в данном случае стали марки Ст. 3. Введение в композицию п-динитрозобензола и его химического взаимодействия с макромолекулами диенового фрагмента макромолекулы диенстирольного термоэластопласта способствует образованию химических сшивок и прививок гидроксиламинного типа, что в свою очередь может привести к увеличению параметра кислотности композиции, так как образованные химические группы проявляют кислотные свойства.Higher adhesion indicators of the proposed anti-corrosion composition to steel, as well as the effect of p-dinitrosobenzene on the adhesive characteristics of the composition can be substantiated on the basis of the theory of acid-base interaction between the adhesive and the substrate. During interfacial acid-base interaction, the acid groups of one phase interact with the main groups of the other, and adhesion increases with an increase in the content of the acid groups of the adhesive or the main groups of the substrate, in this case, steel grade C. 3. The introduction of p-dinitrosobenzene into the composition and its chemical interaction with the macromolecules of the diene fragment of the macromolecule of the diene styrene thermoplastic elastomer promotes the formation of chemical crosslinkings and inoculations of the hydroxylamine type, which in turn can lead to an increase in the acidity parameter of the composition, since the formed chemical groups exhibit acidic properties.

В качестве ускорителей вулканизации композиция может содержать диметилдитиокарбамат цинка (ТУ 6-00204197-254-94) или диэтилдитиокарабамат цинка (ТУ 6-14-809-77) и дифенилгуанидин (ГОСТ 40-80, ТУ 6-14-22-269-90).As vulcanization accelerators, the composition may contain zinc dimethyldithiocarbamate (TU 6-00204197-254-94) or zinc diethyl dithiocarabamate (TU 6-14-809-77) and diphenylguanidine (GOST 40-80, TU 6-14-22-269-90 )

Вулканизующий агент - сера ОСЧ 12-5 (ТУ 6-09-2546-93).The vulcanizing agent is sulfur OSCH 12-5 (TU 6-09-2546-93).

В качестве полисульфидного олигомера композиция может содержать тиокол марки I (ТУ 38.50309-93), или тиокол марки II-НТ (ТУ 38-003151-80), или тиокол марки НВБ-2 (ТУ 38.50309-93).As a polysulfide oligomer, the composition may contain a thiokol of brand I (TU 38.50309-93), or a thiokol of grade II-NT (TU 38-003151-80), or a thiokol of brand NVB-2 (TU 38.50309-93).

Активаторами вулканизации могут выступать оксиды металлов: оксид цинка (ГОСТ 202-84) или оксид магния (ГОСТ 844-79); и жирные кислоты: стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96) или олеиновая кислота (ГОСТ 29039-91).Vulcanization activators can be metal oxides: zinc oxide (GOST 202-84) or magnesium oxide (GOST 844-79); and fatty acids: stearic acid (GOST 6484-96) or oleic acid (GOST 29039-91).

Добавка, обеспечивающая ускорение процесса приготовления композиции, - циклогексанон технический (ГОСТ 24615-81).The additive that accelerates the process of preparing the composition is technical cyclohexanone (GOST 24615-81).

Дополнительная добавка, обеспечивающая повышенное значение адгезионных характеристик, - п-динитрозобензол ТУ 6-09-11-775-76.An additional additive providing an increased value of adhesion characteristics is p-dinitrosobenzene TU 6-09-11-775-76.

Антикоррозионную композицию получают последовательным смешиванием ингредиентов, затем полученную композицию разбавляют растворителем Р-4 (ГОСТ 7827-74) до требуемой вязкости. При достижении равномерного распределения вводимых компонентов антикоррозионную композицию выдерживают при температуре 20°С в течение 24 часов.The anticorrosion composition is obtained by sequential mixing of the ingredients, then the resulting composition is diluted with solvent R-4 (GOST 7827-74) to the desired viscosity. Upon reaching a uniform distribution of the introduced components, the anticorrosive composition is maintained at a temperature of 20 ° C for 24 hours.

Полученную антикоррозионную композицию наносят на защищаемую поверхность способами нанесения лакокрасочных материалов, например кистью, валиком, методами воздушного и безвоздушного распыления. Количество наносимых слоев варьируется в зависимости от заданной толщины и способа нанесения покрытия. Время межслойной сушки 2-12 часов в зависимости от температуры окружающей среды и количества вводимого растворителя.The obtained anticorrosive composition is applied to the surface to be protected by methods of applying paints and varnishes, for example, with a brush, roller, air and airless spray methods. The number of applied layers varies depending on the specified thickness and method of coating. The interlayer drying time is 2-12 hours depending on the ambient temperature and the amount of solvent introduced.

Примеры содержания компонентов предлагаемого состава антикоррозионной композиции и прототипа приведены в таблице 1.Examples of the content of the components of the proposed composition of the anticorrosive composition and prototype are shown in table 1.

В таблице 2 представлены сравнительные характеристики физико-механических свойств, определяемые в соответствии с ГОСТ 21751-76 «Герметики. Метод определения условной прочности относительного удлинения при разрыве и относительной остаточной деформации после разрыва», ГОСТ 263-75 «Резина. Метод определения твердости по Шору А» и ГОСТ 21981-76 «Герметики. Метод определения прочности связи с металлом при отслаивании» предлагаемого состава антикоррозионной композиции и прототипа.Table 2 presents the comparative characteristics of the physical and mechanical properties, determined in accordance with GOST 21751-76 “Sealants. A method for determining the conditional strength of elongation at break and relative residual deformation after rupture ", GOST 263-75" Rubber. Method for determining shore hardness A "and GOST 21981-76" Sealants. The method of determining the bond strength with metal during peeling "of the proposed composition of the anticorrosive composition and prototype.

Таким образом, анализ таблиц показывает, что введение в состав п-динитрозобензола в количествах от 2 до 4 мас. ч. (составы 1-5) приводит к увеличению прочности связи с металлом при отслаивании в 1,3-1,6 раза по сравнению с прототипом, без снижения теплостойкости и стойкости к тепловому старению и повышение адгезионной прочности.Thus, the analysis of the tables shows that the introduction of p-dinitrosobenzene in amounts from 2 to 4 wt. o'clock (compositions 1-5) leads to an increase in bond strength with metal during peeling by 1.3-1.6 times compared with the prototype, without reducing heat resistance and resistance to heat aging and increasing adhesive strength.

Claims (1)

Антикоррозионная композиция, включающая герметик 51-Г10, активаторы вулканизации - оксид цинка или оксид магния, стеариновую или олеиновую кислоту, ускорители вулканизации - дитиокарбамат цинка и дифенилгуанидин, полисульфидный олигомер, серу, при этом герметик содержит раствор в бутилацетате бутадиен-стирольного термоэластопласта ДСТ-30-01, наполнитель, инден-кумароновую смолу и аэросил, циклогексанон, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит п-динитрозобензол при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
герметик 51-Г10 100 оксид цинка или оксид магния 0,01-2,0 стеариновая кислота или олеиновая кислота 0,01-0,2 сера 0,2-5,0 полисульфидный олигомер 0,01-2,0 дитиокарбамат цинка 0,1-2,0 дифенилгуанидин 0,1-0,5 циклогексанон 0,5-2 п-динитрозобензол 2-4 Anticorrosion composition, including 51-G10 sealant, vulcanization activators — zinc oxide or magnesium oxide, stearic or oleic acid, vulcanization accelerators — zinc dithiocarbamate and diphenylguanidine, polysulfide oligomer, sulfur, while the sealant contains a solution in thermo-butylacetate butadiene butadiene -01, filler, indene-coumarone resin and aerosil, cyclohexanone, characterized in that it additionally contains p-dinitrosobenzene in the following ratio, wt. hours:
sealant 51-G10 one hundred zinc oxide or magnesium oxide 0.01-2.0 stearic acid or oleic acid 0.01-0.2 sulfur 0.2-5.0 polysulfide oligomer 0.01-2.0 zinc dithiocarbamate 0.1-2.0 diphenylguanidine 0.1-0.5 cyclohexanone 0.5-2 p-dinitrosobenzene 2-4