CC BY
14
УДК 667.653
Вераксо Д.Э., Павлов А.В., Федякова Н.В., Зеленская А.Д.
АНТИКОРРОЗИОННАЯ ГРУНТОВКА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО АЛКИДНОГО ОЛИГОМЕРА
Вераксо Дарья Эдуардовна - студент 4-го курса бакалавриата кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий;
Павлов Александр Валерьевич - ассистент кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий; [email protected].
Федякова Наталия Владимировна - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры химической
технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий;
Зеленская Александра Дмитриевна - аспирант 1-го года обучения кафедры химической технологии
полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»,
Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Основной целью работы является разработка алкидной антикоррозионной грунтовки. Данное лакокрасочное покрытие обеспечивает антикоррозионную защиту стальных конструкций. Для создания грунтовки были использованы модифицированная алкидная смола, железооксидный пигмент и различные наполнители, а также биметаллический сиккатив для ускорения процесса высыхания покрытия. Ключевые слова: лакокрасочные покрытия, алкидные лакокрасочные материалы, грунтовка.
ANTICORROSION PRIMER BASED ON MODIFIED ALKID OLIGOMER
Verakso D.E., Pavlov A.V., Fedyakova N.V., Zelenskaya A.D.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The main goal of the work is to develop an alkyd anticorrosive primer. This paintwork provides anticorrosion protection for steel structures. To create the primer, a modified alkyd resin, iron oxide pigment and various fillers were used, as well as a bimetallic desiccant to accelerate the drying process of the coating. Key words: paint coatings, alkyd paints and varnishes, primer.
За время существования СССР учеными, технологами, сотрудниками профильных институтов и кафедр была создана большая номенклатура лакокрасочных материалов (ЛКМ), которые способны формировать покрытия с требуемыми свойствами и могут эксплуатироваться под воздействием агрессивных сред в различных климатических зонах. В рамках экономической политики, проводимой правительством в условиях международных санкций, в том числе связанных с ограничением поставок химической продукции в Российскую Федерацию, назрела необходимость расширения производств специальных
лакокрасочных материалов, утраченных в постсоветское время [1].
Коррозия - процесс поверхностного и/или объёмного разрушения материала с ухудшением его свойств, вызываемый химическими,
электрохимическими или микробиологическими реакциями, протекающими под воздействием окружающей или какой-либо другой среды [2]. По данным специалистов убытки от коррозионных процессов могут составлять от 3 до 5 % внутреннего валового продукта государств с развитой промышленностью [3].
Одним из наиболее простых и эффективных методов борьбы с коррозией является применение лакокрасочных покрытий, как правило, многослойных, основой которых служат различные по своей природе ЛКМ. При этом наиболее ответственная роль отводится грунтовкам, которые
являются связующим звеном между окрашиваемой поверхностью (металлы, полимерные
композиционные материалы, бетон и др.) и последующими слоями системы покрытия, обеспечивая стабильность защитных свойств и долговечность комплексного лакокрасочного покрытия в целом. Это свойство такого рода ЛКМ отражено в официальном его определении, согласно нормативному документу [4]: грунтовка - это лакокрасочный материал, образующий при нанесении на окрашиваемую поверхность непрозрачное или прозрачное однородное лакокрасочное покрытие с хорошей адгезией к окрашиваемой поверхности и следующим слоям и предназначенный для улучшения свойств лакокрасочной системы. В свою очередь антикоррозионная грунтовка - это грунтовка, наносимая на металлические поверхности для защиты от возникновения и развития коррозионных процессов и обеспечения повышения адгезии покрывных слоев лакокрасочных материалов к окрашиваемой поверхности [5].
Среди различных видов антикоррозионных грунтовок следует выделить материалы на основе алкидных олигомеров, которые традиционно используются для защиты металлических подложек и древесины в промышленности и для бытовых нужд благодаря доступности, относительно невысокой стоимости и разнообразию свойств
пленкообразующих веществ, входящих в их состав.
Алкидными олигомерами называют полиэфиры разветвленного строения, представляющие собой
продукты неполной полиэтерификации
многоатомных спиртов, многоосновных кислот и некоторого количества одноосновных жирных кислот [6]. Для производства алкидов используются как растительные масла, представляющие собой эфиры жирных кислот и глицерина, так и синтетические жирные кислоты (СЖК). Помимо жирных кислот растительных масел в состав алкидов могут входить канифоль, жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), высшие изомерные карбоновые кислоты, а также бензойная кислота. Для регулирования технологических и эксплуатационных свойств алкидных ЛКМ в качестве модификаторов наиболее часто при синтезе применяют изоцианаты, стиролсодержащие, фенолоформальдегидные и кремнийорганические соединения. Алкидные олигомеры были одними из первых синтетических смол, использованных в технологии получения лакокрасочных покрытий. Системы покрытий на основе алкидных смол являются одними из наиболее широко используемых антикоррозионных систем, поскольку они являются однокомпонентными и относительно недорогими.
Данная работа посвящена разработке антикоррозионной алкидной грунтовки на основе модифицированного алкидного олигомера. Данная грунтовка может быть использована как более дешевый аналог известной «Гостовской» грунтовки ФЛ-03К, так как существуют некоторые сложности в производстве пленкообразователя для такой грунтовки.
Грунтовка ФЛ-03К представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в лаке на основе синтетических фенолформальдегидных смол, модифицированном растительными маслами с добавлением растворителей. Она предназначается для грунтования поверхностей из черных металлов, медных и титановых сплавов, а также деревянных поверхностей [7]. Грунтовка ФЛ-03К относится к универсальным лакокрасочным материалам, она используется в комплексном покрытии со многими шпатлёвками и финишными эмалями, а также может использоваться как самостоятельное покрытие. Согласно [7], необходимо, чтобы разрабатываемое покрытие соответствовало следующим требованиям, представленным в таблице 1.
Наименование показателя Норма для грунтовки Метод испытания
ФЛ-0ЗК ФЛ-0ЗЖ
1. Цвет пленки Коричневый, оттенок не нормируется Желто-зеленый, оттенок не нормируется По п.4.3
2. Внешний вид пленки После высыхания пленка должна быть По п.4.3
ровной, однородной, матовой или
полуматовой, или полуглянцевой
3. Условная вязкость при температуре 40 40 По ГОСТ 8420 и
(20,0±0,5) °С по вискозиметру типа ВЗ-246 п.4.3а настоящего
(или ВЗ-4), с, не менее стандарта
4. Степень разбавления растворителем, %, 25 20 По п.4.4
не более
5. Массовая доля нелетучих веществ, % (61±3) (58±3) По ГОСТ 17537, разд.1 и п.4.5 настоящего стандарта
6. Степень перетира, мкм, не более 40 30 По ГОСТ 6589
7. Время высыхания при (20±2) °С, ч, не более По ГОСТ 19007
до степени 3 8 8
при (105±5) °С, мин не более
до степени 4 35 35
8. Твердость пленки по маятниковому По ГОСТ 5233 и
прибору, условные единицы, не менее: п.4.6 настоящего стандарта
после высыхания при температуре (20±2) °С
типа М-3 0,36 0,36
типа ТМЛ (маятник А) 0,20 0,20
после высыхания при температуре (105±5)°С типа М-3 0,5 0,5
типа ТМЛ (маятник А) 0,30 0,30
Таблица 1. Требования и нормы, предъявляемые к грунтовкам ФЛ-03К и ФЛ-03Ж (ГОСТ 9109-81)
9. Эластичность пленки при изгибе, мм, не более 1 1 По ГОСТ 6806
10. Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, см, не менее 50 50 По ГОСТ 4765
11. Адгезия пленки, баллы, не более 1 1 По ГОСТ 15140. разд.2
12. Стойкость пленки к статическому воздействию 3%-ного раствора хлористого натрия при (20±2) °С, ч, не менее 24 24 По ГОСТ 9.403. разд. 2 и п.4.8 настоящего стандарта
13. Стойкость пленки к статическому воздействию индустриального масла при температуре (20±2) °С, ч, не менее 72 72 По ГОСТ 9.403. разд. 2 и п.4.9 настоящего стандарта
14. Способность покрытия шлифоваться Покрытие при шлифовании должно образовывать ровную поверхность и не засаливать шкурку По п.4.10
Для разработки алкидной антикоррозионной грунтовки была использована алкидно-фенольная смола отечественного производства, позволяющая формировать быстросохнущие покрытия с хорошей адгезией к подложке и высокой твердостью. Алкидно-фенольные лаки получают из алкидных смол на основе растительных масел, модифицированных феноло- и крезолоформальдегидными смолами [8]. Алкидно-фенольная смола поставлялась в виде раствора в ксилоле. Количество раствора алкидно-фенольной смолы на 100 м.ч. рецептуры было выбрано исходя из рекомендаций поставщика. Для ускорения процесса окислительной полимеризации применён стандартный биметаллический сиккатив.
Для расчета рецептуры алкидной антикоррозионной грунтовки было выбрано значение константы наполнения (Кн=65), соответствующее грунтовочному типу покрытий. Для расчёта масс пигментов и наполнителей в грунтовке через константу наполнения были определены их основные свойства: укрывистость и маслоемкость, причем укрывистость определяли по основному (колористическому) пигменту. В качестве пигментов были выбраны красный железокисный пигмент и фосфат цинка отечественного производства. Железооксидные пигменты отличает высокая укрывистость, свето- и атмосферостойкость, устойчивость к действию многих химических реагентов. Фосфат цинка имеет пластинчатую форму частиц и обладает электрохимическим защитным действием, что позволяет ему одновременно с функцией ингибитора коррозии обеспечивать защиту металла за счет барьерного механизма.
Для железоксидного красного пигмента была определена его укрывистость, которая составила 8 г/м2.
В качестве наполнителей в алкидных лакокрасочных материалах используют микротальк марки МТ-ГШМ, микробарит, микрокальцит. В работе использовались наполнители отечественного производства. Для них и для указанных пигментов были определены их маслоемкости в соответствии с государственным стандартом [9].
Таблица 2. Средние значения полученных маслоемкостей пигментов и наполнителей
Наименование Маслоемкость,
компонента г/100г
Красный железооксидный 13
пигмент
Фосфат цинка 32
Микротальк МТ-ГШМ 37
Микрокальцит 16
Микробарит 10
В настоящее время получена базовая рецептура алкидной антикоррозионной грунтовки на основе алкидно-фенольной смолы. Ведутся работы по ее испытаниям и улучшению ее технологичности.
Список литературы
1. Зеленская А.Д., Федякова Н.В.: Эпоксидная антистатическая бензостойкая грунт-эмаль для внутренней окраски нефтетранспорта // материалы Всероссийской научно-технической конференции «Многофункциональные лакокрасочные покрытия» (г. Москва, 6 дек.2018 г.), [Электронный ресурс] / ФГУП «ВИАМ». - М.: ВИАМ, 2018. - с.122-127.
2. ГОСТ 9.072-2017 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Термины и определения».
3. Единый стандарт (центр сертификации и лицензирования). URL: https://1cert.ru/ (дата обращения: 30.04.2021).
4. ГОСТ 28246 -2017 «Материалы лакокрасочные. Термины и определения».
5. ГОСТ Р 51693-2000 «Грунтовки антикоррозионные. Общие технические условия».
6. Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов: Справочное пособие/Под ред. М. М. Гольдберга. - М.: Химия, 1978. - 512 с.
7. ГОСТ 9109-81 «Грунтовки ФЛ-0ЗК и ФЛ-0ЗЖ. Технические условия».
8. Астахина В.В., Трезвов В.В., Суханова И.В. Электроизоляционные лаки.-М.: Химия, 1981. - 216 с.
9. ГОСТ 21119.8-75 «Общие методы испытаний пигментов и наполнителей. Определение маслоемкости».
