Химия и химические технологии/3. Лаки, краски, эмали, пигменты, герметики.

Зайцева Л.Г., доц., Миленина E.H., Коц М.В.

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. Петра Василенка

Разработка рецептуры грунта – преобразователя ржавчины для защиты коррозии оборудования и конструкций предприятий перерабатывающей промышленности

Защита от коррозии оборудования и конструкций предприятий перерабатывающей промышленности очень важна в связи со значительными разрушениями металла в различных агрессивных средах [1]. Применяемые в настоящее время пентафталевые материалы в условиях воздействия моющих и дезинфицирующих растворов, как правило, обеспечивают антикоррозионную защиту оборудования и конструкций лишь на период 0,5-1 года.

Перспективными являются лакокрасочные материалы на основе полиуретановых смол. Однако их свойства существенно зависят от способа подготовки поверхности и низки при нанесении по ржавой поверхности. При выполнении же ремонтных работ не всегда возможно применение механических способов подготовки поверхности.

Применение преобразователей ржавчины позволяет получить значительную экономию, которая достигается за счет увеличения сроков службы лакокрасочных покрытий по сравнению с окраской непосредственно по ржавой поверхности [2]. Для нужд народного хозяйства страны необходимо огромное количество преобразователей ржавчины, изготовленных из дешевого и доступного материала. Таким материалом служит гидролизный лигнин. Он является крупнотоннажным отходим гидролизно-дрожжевых заводов, ежегодный выброс которого в отвал составляет 3,5-4 млн.т. Гидролизный лигнин выбран как основной компонент лигниновых преобразователей ржавчины по той причине, что макромолекула этого природного полимера обладает многофункциональностью, а сырьевая база неограничена.

На основе гидролизного лигнина разработаны два типа преобразователей ржавчины: ПPJI - жидкий кислотный и ППР - порошковый основного характера.

ПЛР - порошковый преобразователь ржавчины (дисперсность частиц не более 10-12 мкм, влажность 3-4%, рН водной вытяжки 7,5- 8,2). Его вводят в количестве 5-10% от массы лакокрасочного материала, предназначенного выполнять роль защитного грунта по ржавому металлу. ППР пригоден для обработки поверхностей, покрытых слоем ржавчины толщиной до 100 мкм, а также поверхности без ржавчины и с участками ржавчины и окалины. Выявлено, что ППР слабо преобразует продукты коррозии; по химическому действию его следует относить не к преобразователям, а к стабилизаторам ржавчины, т.к. процесс коррозии под действием ППР прекращается и продукты коррозии начинают в определенной степени выполнять защитные функции. Установлено, что ППР повышает тиксотропные свойства лакокрасочных материалов, благодаря чему в ряде случаев можно уменьшить количество покрывных слоев за счет повышения толщины каждого из них. При использовании ППР повышаются защитные свойства покрытий, а следовательно, надежность и долговечность антикоррозионной защиты. Порошковый преобразователь ржавчины целесообразно применять не только по прокорродированному, но и по чистому металлу.

Исследована возможность использования для получения полиуретановых покрытий ряда композиций на основе олигоэфиров гидролизного лигнина и различных полиизоцианатов. Предварительные исследования показали, что модифицированный окисью пропилена лигнин может быть использован в сочетании с изоцианатной составляющей для получения полиуретановых покрытий [2]. Модификация гидролизного лигнина методом оксипропилирования не только сообщает ему растворимость в органических растворителях, но и значительно повышает реакционную способность гидроксильных групп, участвующих во взаимодействии с изоцианатами и позволяет использовать продукты оксипропилирования в качестве перспективного сырья для получения лигнополиуретанов. Как изоцианатные составляющие были использованы толуилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, полиизоцианат-биурет и др.

Удовлетворительные результаты были получены для композиций на основе аддукта толуилендиизоцианата и триметилпропана. Растворы 20-25%-ной концентрации сохраняли жизнеспособность в течение 3-5 часов. Этот состав отличается высокой скоростью отверждения, покрытия на его основе имеют хорошие физико-химические показатели. Как известно, показателем завершенности процесса структурирования является твердость покрытия. Для композиции оксипропилированного лигнина и аддукта толуилендиизоцианата и триметилпропана этот процесс завершается за 40 часов и твердость составляет 0,9 усл. ед. За это же время показатели твердости покрытия из оксипропилированного лигнина не превышает 0,7 усл. ед.

Проведенные исследования показали, что олигомерные соединения лигнина могут быть с успехом применены для получения полиуретановых покрытий с повышенной свето- и химстойкостью. Приводятся [2] результаты испытаний некоторых свойств лакокрасочных покрытий, нанесенных на ржавые металлические поверхности, обработанные лигниновыми преобразователями ржавчины. В работе применяли жидкий и порошковый модификаторы ржавчины. Для нанесения покрытий использовали эмали ХВ-785, НЦ- 25, ПФ-115, краску МА-25. Установлено, что наиболее высокие защитные свойства имеют покрытия с содержанием 7% порошкового преобразователя ржавчины. В лабораторных и натурных условиях испытывали покрытия, формированные с применением порошкового и жидкого лигниновых модификаторов ржавчины. Композиции, содержащие порошковый модификатор ржавчины, отличаются повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с аналогичными покрытиями, нанесенными на ржавые поверхности, обработанные жидким лигниновым модификатором ржавчины.

Полученные результаты позволяют оценить эффективность использования модификаторов ржавчины по сравнению с механическими методами очистки ржавой поверхности. Показаны преимущества порошкового модификатора ржавчины по сравнению с жидким. Исключается операция нанесения модификатора ржавчины и улучшаются эксплуатационные характеристики покрытия.

Представляло интерес определить эффективность ППР в составе покрытий на основе композиций полиуретановых лака, эмали и лигнинового порошкового преобразователя ржавчины. С целью определения влияния различного содержания порошка на защитные свойства покрытий, установления его оптимальной концентрации проведены сравнительные лабораторные испытания составов преобразователей ржавчины грунтового типа на основе полиуретановых лака Э-772-2(0), эмали Э-772 и порошкового лигнина.

Для испытаний изготовлены образцы из стали в виде стержней диаметром 15мм, длиной 70мм, которые предварительно подвергались старению до образования продуктов коррозии. Подготовка поверхности образцов проводилась двумя способами: путем механической очистки и обработки преобразователем ржавчины.

Лак Э-772-2(0) и эмаль Э-772 готовили при следующем соотношении компонентов в весовых частях:

лак 3-772-2(0) эмаль Э-772

лапрол 1003С -31,2 основа-59,8

отвердитель Суризон - 48,8 Суризон-40,2

бутилацетат - 20,0

В лак и эмаль вводили порошок ППР в количестве от 1 до 10% от веса состава и тщательно перемешивали. Перед нанесением составы разбавлялись бутилацетатом до рабочей вязкости 30-31 с по ВЗ-4 при температуре 18-20°С. Нанесение составов производилось в 1 слой путем окунания. Одновременно испытывались покрытия, модифицированные и немодифицированные ППР; они наносились на ржавый и очищенный металл.

Для испытаний также были приготовлены грунтовочные составы на основе эмали Э-772 с избыточным и эквивалентным содержанием изоцианатных групп и 7% лигнинового порошка.

Составы с избыточным содержанием изоцианатных групп и эквивалентным готовились при следующем соотношении компонентов, в весовых частях, соответственно для эмали Э-772И и Э- 772Э:

эмаль Э-772И эмаль Э-772Э

основа -59,8 основа-71,4

Суризон-40,2 Суризон-28,6

Затем в эмаль вводили по весу 7% порошка, перемешивали и разбавляли бутилацетатом до рабочей вязкости 30 с по ВЗ-4.

Наносились грунтовочные составы, содержащие порошок и без порошка, окунанием в 1 слой на ржавую и очищенную поверхность металла. После сушки покрытия в течение 12 часов при температуре 18-20°С на все образцы наносили второй слой эмали Э-772 (с избыточным содержанием изоцианатных групп). Выдержка покрытий до испытаний - 7 суток. Толщина покрытий измерялась микрометром на контрольных образцах. Образцы с покрытиями размещены для сравнительных испытаний на водостойкость. Через определенные промежутки времени 1, 3, 5, 10, 15 и т.д. суток проводились осмотры покрытий, фиксировался характер разрушений.

Проведенные сравнительные лабораторные испытания показали эффективность применения грунтовочных составов на основе полиуретановых пленкообразующих и порошкового преобразователя ржавчины лигнинового.

Литература

1. Зайцева Л.Г., Солошенко A.B., Демьяненко С.И. и др.

Эффективный антикоррозионный преобразователь ржавчины для

подготовки поверхности оборудования предприятий перерабатывающей промышленности. // Вісник ХДТУСГ «Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв»,- Харків.-2003.

2. Зайцева Л.Г., Солошенко A.B., Демьяненко С.И., Миленина Е.Н. Разработка рецептуры грунтовки-преобразователя ржавчины на основе полиуретанового лака и порошкового преобразователя ржавчины лигнинового. // Матеріали VІІ міжнародної науково-практичної конференції «Наука і освіта 20042. -10-25 лютого 2004. Дніпропетровськ.