антикоррозионная грунтовочная композиция

Формула изобретения

Антикоррозионная грунтовочная композиция на основе алкидной грунтовки и азотсодержащего ингибитора коррозии, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремнийорганический амид перфторкарбоновой кислоты формулы С₃F₇OСF(СF ₃)СF₂OСF(СF₃)СОNН(СН₂) ₃Si(ОС₂Н₅)₃, а в качестве азотсодержащего ингибитора коррозии содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и жирной кислоты растительных масел, выбранной из группы: олеиновая, линолевая, линоленовая, в их мольном соотношении 1:4:2 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкидная грунтовка	90-98
Указанный кремнийорганический амид
перфторкарбоновой кислоты	1-5
Указанный продукт взаимодействия	1-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противокоррозионной защите металлов с помощью лакокрасочных покрытий на основе алкидных смол и может быть использовано для получения покрытий на деталях и сборочных единицах изделий машиностроения, в частности сельскохозяйственной техники.

Известна антикоррозионная грунтовочная композиция, содержащая алкидную глифталевую грунтовку и предварительно отфильтрованные отходы поливинилхлоридного (ПВХ) пластизоля со степенью дисперсности 120-160 мкм (SU 1758057 А1, кл. С09D 167/08, 5/08, 30.08.1992).

Недостатком известной грунтовки является то, что полученные на ее основе покрытия имеют относительно низкие антикоррозионные, а также водо-, масло-, бензоотталкивающие свойства. Кроме того, отходы ПВХ пластизоля имеют переменный состав, что не позволяет получить продукт стандартного качества.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является антикоррозионная грунтовочная композиция на основе алкидной грунтовки и азотсодержащего ингибитора коррозии - соли первичного амина фракции C₁₀-C₁₆ и концентрата низкомолекулярных жирных кислот фракции C ₁-C₄ (SU 1815982 А1, кл. С09D 167/08, 5/08, 27.08.1995).

Недостатком данной композиции являются недостаточно высокие физико-механические свойства (твердость, прочность пленки при растяжении), а также масло-, бензостойкость полученного покрытия.

Техническим результатом изобретения является повышение физико-механических и защитных свойств грунтовочного покрытия.

Данный результат достигается тем, что антикоррозионная грунтовочная композиция на основе алкидной грунтовки и азотсодержащего ингибитора коррозии дополнительно содержит кремнийорганический амид перфторкарбоновой кислоты формулы C ₃F₇OCF(CF₃)CF₂OCF(CF ₃)CONH(CH₂)₃Si(OC₂H ₅)₃,

а в качестве азотсодержащего ингибитора коррозии содержит продукт взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина и жирной кислоты растительных масел, выбранной из группы: олеиновая, линолевая, линоленовая, в их мольном соотношении 1:4:2 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкидная грунтовка	90-98
Указанный кремнийорганический амид
перфторкарбоновой кислоты	1-5
Указанный продукт взаимодействия	1-5

Отличительной особенностью предложенной грунтовочной композиции является то, что при введении в нее кремнийорганического амида перфторкарбоновой кислоты указанной выше формулы и продукта взаимодействия борной кислоты, диэтаноламина (ДЭА) и жирной кислоты растительных масел, выбранной из группы: олеиновая, линолевая, линоленовая, в их мольном соотношении 1:4:2 возникает синергический эффект повышения физико-механических и антикоррозионных свойств, а также водо-, масло-, бензостойкости полученного покрытия.

Введение кремнийорганического амида перфторкарбоновой кислоты и продукта взаимодействия менее 1 мас.% каждого не позволяет получить синергический эффект повышения физико-механических и защитных свойств покрытия. Введение каждого из них более 5 мас.% нецелесообразно, так как дальнейшего усиления эффекта не происходит.

В качестве алкидной грунтовки композиция содержит глифталевую грунтовку ГФ-021 (ГОСТ 25129-82), ГФ-031, ГФ-032 (ТУ 6-10-698), ГФ-0119 (ГОСТ 23343-78), ГФ-0163 (ОСТ 6-10-409), ГФ-017 (ОСТ 6-10-428) и др. или пентафталевую грунтовку ПФ-0244 (ТУ 2312-284-21743165), ПФ-0142 (ТУ 6-10-1698), ПФ-0294 (ТУ 2312-284-21743165) и др.

В качестве жирной кислоты растительных масел при получении продукта взаимодействия используют олеиновую, линолевую или линоленовую кислоты. Их выделяют из растительных масел путем расщепления триглицеридов, например омылением масла щелочью с последующей обработкой образовавшегося мыла минеральной кислотой для выделения свободных жирных кислот. Полученные смеси кислот разделяют на индивидуальные кислоты дистилляцией и дальнейшей фракционированной кристаллизацией из раствора (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие./ Под ред. М.М.Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - С.230, 234).

Способ получения продукта взаимодействия заключается в следующем.

В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, загружают жирную кислоту растительных масел и ДЭА. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 90-100°С, после чего вводят борную кислоту и поднимают температуру реакционной смеси до 180-200°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 3,0-3,5 ч до образования однородной массы с аминным числом 90-100 мг HCl/г.Мольное соотношение борная кислота: ДЭА: жирная кислота составляет 1:4:2.

Полученный продукт представляет собой маслянистую вязкую жидкость коричневого цвета. Он растворим в минеральных маслах и органических растворителях и имеет следующие характеристики:

Кинематическая вязкость при 100°С, сСт - не более 65,0.

Аминное число, мг HCl/ г - 90-100;

Содержание воды, % - не более 0,5;

Зольность, % - отсутствие;

Температура вспышки в открытом тигле, °С - не ниже 200.

Кремнийорганический амид перфторкарбоновой кислоты (КАПФ) получают реакцией взаимодействия соединения формулы C₃F₇OCF(CF₃ )CF₂OCF(CF₃)COOCH₃ и -аминопропилтриэтоксисилана.

В колбу с мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником помещают 102 г (0.2 моля) C₃F₇OCF(CF₃)CF₂ OCF(CF₃)COOCH₃ и прибавляют 46,2 г (0,21 моля) NH₂(CH₂)₃Si(OC₂ H₅)₃. Содержимое перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов до получения гомогенной смеси, которую подвергают разгонке, выделяя фракцию с Т_кип =140-144°С/1 мм рт.ст., выход готового продукта 98%.

По данным ЯМР¹H и ¹⁹F соединение имеет строение С₃F₇OСF(СF₃)СF ₂OСF(СF₃)СОNН(СН₂)₃Si(ОС ₂Н₅)₃, показатель преломления n _D ²⁰=1,3550, плотность d₄ ²⁰=1,4248 г/см³.

Элементный анализ C₁₈H₂₂NF₁₇SiO₄ .

Вычислено, %: С - 32,33; Н - 3,29; N - 2,09; F - 48,35; Si - 4,34; О - 9,58.

Найдено, %: С - 32,05, 32,37; Н - 3,32, 3,25; N - 2,12, 2,04; F - 48,45, 48,24; Si - 4,28, 4,31; кислород не определяется.

ЯМР-спектры синтезированного соединения сняты на радиоспектрометре АС-200 фирмы «Брукер». Внешние эталоны:

гексаметилдисилоксан - для протонов (рабочая частота 200 МГц) и СFСl₃ - для атомов фтора (рабочая частота 188 МГц).

Спектр ЯМР ¹H: триплет 7,28 м.д. (NH); квадруплет 3,85 м.д., (ОСН₂ CH₃), триплет 1,21 м.д. (ОСН ₂CH₃), три мультиплета при 1,73, 1,11 и 0,64 м.д. относятся к группам (-СН₂ СН₂ СН₂-).

Спектр ЯМР ¹⁹F: сигналы в области -81 -83 м.д. характерны для групп СF₃ и OCF ₂; -130,78 м.д. - (СF₃СF₂ CF₂); -132,9 м.д. - [СF(СF₃) -С=O]; -145,7 м.д. - [ОСF(СF₃)СF₂ ].

Технология приготовления предложенной грунтовочной композиции заключается в следующем.

В смеситель заливают алкидную грунтовку в количестве 90-98 мас.%, в которую при постоянном перемешивании последовательно вводят по 1-5 мас.% продукта взаимодействия и КАПФ. Композицию перемешивают в течение 20-30 мин, перед применением разводят сольвентом до рабочей вязкости в зависимости от вида нанесения.

Для сравнительных испытаний предложенные грунтовочные композиции, грунтовку по прототипу и системы покрытий на их основе наносили на пластины из стали марки 08кп размером 70×150 мм, подготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 8832-76. Грунтовочное покрытие высушивали при температуре 110°С в течение 35 мин.

Составы предложенных грунтовочных композиций представлены в табл.1.

Глифталевая грунтовка ГФ-0119 представляет собой дисперсию красного железооксидного пигмента, тетраоксихромата цинка, фосфата хрома, хромата кальция, белил цинковых и микроталька в глифталевом лаке с добавлением сиккатива ЖК-1, флотореагента - оксаля Т-80 и ксилола (SU 1815982, 1995; Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия. - М.: Химия, 1980. - 200 с.).

Пентафталевая грунтовка ПФ-0244 представляет собой дисперсию красного железооксидного пигмента, тетраоксихромата цинка, фосфата хрома и микроталька в пентафталевом лаке с добавлением сиккатива ЖК-1 и ксилола.

Показатели физико-механических и защитных свойств покрытий, полученных на основе предложенных грунтовочных композиций и композиции по прототипу, представлены в табл.2. Стойкость покрытий к статическому воздействию воды, масла и бензина оценивали по ГОСТ 9.403-80, метод А. Стойкость покрытий к воздействию факторов умеренного климата определяли по ГОСТ 9.401-91.

Синергический эффект улучшения защитных свойств наблюдается и в системе лакокрасочных покрытий с различными эмалями, например пентафталевой, глифталевой, алкидно-акриловой, меламино-алкидной, алкидно-силоксановой, кремнийорганической, фторопластовой, нанесенных на подложку, загрунтованную предложенной композицией.

Системы покрытий на основе полученных грунтовочных композиций и композиции по прототипу, а также показатели их защитных свойств, представлены в табл.3. Стойкость покрытия с надрезом в условиях повышенной температуры и влажности в присутствии хлористого натрия определяли по ИСО 4623.

Использование предложенной грунтовочной композиции позволит получить антикоррозионные покрытия с высокими физико-механическими и водо-, масло-, бензостойкими свойствами.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов в композициях по примерам, мас.%
1	2	3	4	5
Алкидная грунтовка ГФ-0119 ПФ-0244	90	94	98	88	99
КАПФ	5	3	1	6	0,5
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и олеиновой кислоты в мольном соотношении 1:4:2 соответственно	5			6
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и линолевой кислоты в мольном соотношении 1:4:2 соответственно		3
Продукт взаимодействия борной кислоты, ДЭА и смеси линоленовой и линоленовой кислот в мольном соотношении 1:4:2 соответственно			1		0,5

Таблица 3
Система покрытий	Толщина комплексного покрытия, мкм	Стойкость покрытия с надрезом в условиях повышенной температуры (40±5)°С и влажности (80±5)°С в присутствии следов NaCl, ч
Два слоя эмали ПФ-115 по грунтовочной композиции по прототипу	50-60	350
Два слоя эмали ПФ-115 по предложенной грунтовочной композиции	50-60	450
Два слоя эмали АС-182 по грунтовочной композиции по прототипу	50-60	380
Два слоя эмали АС-182 по предложенной грунтовочной композиции	50-60	480
Два слоя эмали МЛ-152 по грунтовочной композиции по прототипу	50-60	390
Два слоя эмали МЛ-152 по предложенной грунтовочной композиции	50-60	500