Модификация алкидных лаков для защиты сварочных электродов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 678.674.026 : 621.791.03

МОДИФИКАЦИЯ АЛКИДНЫХ ЛАКОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

© 2011 г. Н.П. Котенко, А.П. Савостьянов, Ю.Н.Хомутова

Южно-Российский государственный South-Russian State

технический университет Technical University

(Новочеркасский политехнический институт) (Novocherkassk Polytechnic Institute)

Разработаны состав лака и технология получения защитного покрытия на сварочных электродах. Алкидный лак синтезирован из подсолнечного масла, глицерина и фталевого ангидрида. Лак модифицирован смолой К-421-04-МФ. Определены основные физико-химические показатели покрытия: адгезия, растворимость, водостойкость и влагопоглощение. Предложенная технология улучшила качество покрытия.

Ключевые слова: электрод; лак; смола; растворитель; отверждение.

It is suggested composition of varnish and technology of obtaining protective coatings for welding electrodes. Alkyd varnish was synthesized from sunflower oil, glycerol and phthalic anhydride. Varnish was modified with resin K-421-04-MF. The main physicochemical properties of coating: adhesion, solubility, water resistance and water absorption have been studied. The proposed technology has improved the quality of the coating. The proposed technology significantly improves the quality of coating.

Keywords: welding electrodes; alkyd varnishes; solvent; protective coatings.

В промышленности и строительстве при производстве сварочных работ широко используются плавящиеся электроды, состоящие из специальной проволоки с нанесенной на неё обмазкой. Такие электроды обладают рядом недостатков: они не защищены от внешних воздействий, что сокращает гарантийный срок хранения и ухудшает их эксплуатационные свойства. Одной из важных характеристик, влияющих на устойчивость дуги при сварке, является содержание влаги в обмазке электрода. С течением времени пористая обмазка поглощает влагу из атмосферы, поэтому срок хранения электродов не превышает шести месяцев. Электроды без защитной оболочки непригодны для сварки и резки под водой.

Защитная оболочка должна удовлетворять следующим требованиям [1]: не влиять на устойчивость дуги; обладать водостойкостью и термостойкостью, быть прочной и обладать хорошей адгезией к обмазке электрода: не слипаться в упаковке; материалы защитной оболочки и продукты её термического разложения не должны быть токсичными.

Анализ литературных данных показывает, что, несмотря на имеющееся разнообразие материалов для защитной оболочки (парафин, раствор целлулоида в ацетоне, жидкое стекло, ПВА, олифа, алкидные лаки), ни один из составов перечисленным комплексом требований в полном объёме не обладает. Целью данных исследований является подбор лакокрасочного материала для создания защитного покрытия электродов, удовлетворяющего всему комплексу требований.

Алкидные материалы [2] давно зарекомендовали себя как доступные ЛКМ с хорошими защитными свойствами. Для придания алкидным олигомерам

водостойкости и термостойкости проведена их модификация смолами К-421-04-МФ (меламиноформаль-дегидная) и БДМ (мочевиноформальдегидная, бута-нолизированная). Их синтез проведён по стандартным методикам [3].

Переэтерификацию растительных масел (льняного и подсолнечного) глицерином проводили до получения продукта, растворимого в этаноле, после этого вводили фталевый ангидрид, нагревали смесь до 250 оС до получения полиэфира с кислотным числом 25 мг КОН/1г полимера. Модификацию синтезированного алкидного олигомера смолами К-421-04 и БДМ проводили при быстром нагревании от 60 до 180 оС и интенсивном перемешивании до получения гомогенного раствора. К готовой охлажденной смеси добавляли растворители ксилол и уайт-спирит.

Физико-химические показатели лаков представлены в табл. 1 (лак № 1 - на основе льняного масла + смола К-421-04; лак № 2 - на основе подсолнечного масла + смола К-421-04; лак № 3 - на основе подсолнечного масла + смола БДМ).

Все лаки растворимы в ацетоне, четырёххлори-стом углероде, ксилоле, толуоле, растворителе Р-645 и нерастворимы в бензоле, гексане, декане.

На электроды лаки наносились методом окунания с промежуточной сушкой на воздухе и окончательной полимеризацией при температуре выше 120 оС.

Для изучения влияния концентрации растворителя на продолжительность высыхания готовили различные композиции лаков с содержанием ксилола 14, 18, 21 и 24 % по массе. Оптимальной оказалась концентрация 14 % по массе, так как при этом время сушки электродов составляло от 2 до 4 ч.

Таблица 1

Физико-химические свойства лаков

Тип лака КЧ, мг КОН/г Летучесть, % Вязкость, % Время высыхания, ч Молекулярная масса

№1 24,4 32,2 19,89 2 1366

№2 26,5 25,8 19,24 3 1484

№3 25,1 82,9 20,03 4 1496

Таблица 2

Влияние типа лака и концентрации смол на водостойкость покрытий

Покрытие Концентрация смолы, % по массе Водостойкость, ч

14 310

Лак № 1 16 315

18 360

14 200

Лак № 2 16 210

18 240

14 30

Лак № 3 16 40

18 48

В табл. 2 представлены данные о влиянии типа лака и концентрации смол К-421-04 и БДМ в нём на водостойкость покрытий. Наиболее стойкими к воде оказались покрытия со смолой К-421-04 в количестве 18 % по массе. Водостойкость со смолой БДМ ниже в 5 - 7 раз.

При исследовании влагопоглощения покрытий установлено, что концентрация ксилола на него практически не влияет, а концентрация смолы К-421-04 в количестве 18 % по массе способствует наименьшему влагопоглощению.

По результатам исследований были сделаны следующие выводы:

1. Предложена технология получения защитного покрытия: пропитка производится трёхкратным погружением электродов в раствор лака с просушкой после каждого погружения на воздухе и окончательным отверждением при температуре 130 - 150 оС в течение 3 ч.

2. Состав защитного лака (% по массе): масло подсолнечное - 20; канифоль - 5; глицерин - 7; фта-левый ангидрид - 12; ксилол - 14; уайт-спирит - 14; смола К-421-04 - 18; сиккатив - 2; сода кальцинированная - 2.

3. Основные физико-химические показатели покрытия: адгезия 1 балл; твёрдость - 1,5; время высыхания - 3 ч., влагопоглощение - 12,5 %, водостойкость 240 ч.

Литература

1. BY 3200 С1.Электрод / Л.С. Денисов, В.К. Шелег, С.С. Клименков и др. Заявл. 11.07.1997; опубл. 30.12.1999.

2. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Л., 1989. 320 с.

3. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика : пер. с англ. / под ред. Р. Ламбурна. СПб., 1991. 512 с.

Поступила в редакцию 6 июня 2011 г.

Котенко Наталья Петровна - канд. техн. наук, доцент, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. 8-950-847-09-46.

Савостьянов Александр Петрович - д-р. техн. наук, доцент, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. 8-918-551-90-62.

Хомутова Юлия Николаевна - студентка, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. 8-908-196-69-16.

Kotenko Nataliya Petrovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8-950-847-09-46.

Savost'yanov Aleksandr Petrovich - Doctor of Technical Sciences, professor, South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8-918-551-90-62.

Homutova Yliya Nicolaevna - student, South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8-908-196-69-16.