RU2148604C1 - Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing - Google Patents
Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148604C1 RU2148604C1 RU99110635A RU99110635A RU2148604C1 RU 2148604 C1 RU2148604 C1 RU 2148604C1 RU 99110635 A RU99110635 A RU 99110635A RU 99110635 A RU99110635 A RU 99110635A RU 2148604 C1 RU2148604 C1 RU 2148604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- composition
- water
- polyvinyl butyral
- ethyl alcohol
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 23
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- DZNGZUACARPUOS-UHFFFAOYSA-N [Si]([O-])([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Zn+2] Chemical compound [Si]([O-])([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Zn+2] DZNGZUACARPUOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к цинксодержащим составам для антикоррозионной обработки стали. Кроме того, изобретение относится к способам получения таких составов. The invention relates to paints and varnishes, in particular to zinc-containing compositions for anticorrosion treatment of steel. In addition, the invention relates to methods for producing such compositions.
Известна антикоррозионная композиция, содержащая 10-90 мас.% цинкового порошка и основу-связующее, в качестве которого используют этилсиликатное связующее - остальное. (Е. М. Аратова, А. М. Бограчев, Ю.И.Куделин и др. "Металлонаполненные защитные покрытия", М., НИИТЭХИМ, 1980 г., с. 2-6). Этилсиликатное связующее выпускается промышленностью по ТУ 6-10-1468-79 и содержит, мас. %: этилсиликат 40 - 12,1; поливинилбутираль марки ЛА - 6,1; ортофосфорная кислота - 0,3; изопропиловый спирт - 72,1; вода - остальное. Known anticorrosive composition containing 10-90 wt.% Zinc powder and a binder base, which use ethyl silicate binder - the rest. (E. M. Aratova, A. M. Bograchev, Yu.I. Kudelin and others. "Metal-filled protective coatings", M., NIITEKHIM, 1980, p. 2-6). Ethyl silicate binder is produced by industry according to TU 6-10-1468-79 and contains, by weight. %: ethyl silicate 40 - 12.1; polyvinyl butyral brand LA - 6.1; phosphoric acid - 0.3; isopropyl alcohol - 72.1; water is the rest.
Известен также состав и технология получения цинксодержащей антикоррозионной краски КО-42 (Технологический регламент ЛНПО "Пигмент" N 70-2-03/85, утв. 19.03.85 г. ). В состав краски КО-42 входят: цинковый порошок марок ПЦ1-ПЦ4, имеющий следующий гранулометрический состав, %: фракция 4-10 мкм - 30; фракция 10-20 мкм - 10; фракция более 20 мкм - 60; и этилсиликатное связующее (основа краски), следующего состава, мас.%: этилсиликат-32 - 12,1; поливинилбутираль - 6,1; ортофосфорная кислота (73%) - 0,3; спирт этиловый - 72,1; вода - 9,4. Also known is the composition and technology for the production of zinc-containing anticorrosive paint KO-42 (Technological regulations of LNPO "Pigment" N 70-2-03 / 85, approved. 19.03.85). The composition of the KO-42 paint includes: zinc powder of grades PTs1-PTs4, having the following particle size distribution,%: fraction 4-10 microns - 30; fraction of 10-20 microns - 10; fraction over 20 microns - 60; and ethyl silicate binder (paint base), of the following composition, wt.%: ethyl silicate-32 - 12.1; polyvinyl butyral - 6.1; phosphoric acid (73%) - 0.3; ethyl alcohol - 72.1; water - 9.4.
Способ получения связующего заключается в одностадийном смешении всех компонентов в реакторе. A method for producing a binder consists in a one-stage mixing of all components in a reactor.
Высокое содержание в цинковом порошке частиц крупнее 20 мкм - 60% повышает степень неоднородности композиции и вследствие этого вызывает неравномерность покрытия. Это обусловливается следующими факторами:
- ускоренная седиментация крупных частиц в смеси порошка и основы краски (связующего) приводит к снижению соотношения цинк:связующее в композиции по сравнению с расчетными значениями и соответственно - к снижению содержания цинка в покрытии;
- за счет высокой доли крупных частиц снижается плотность "упаковки" частиц цинка в покрытии;
- повышается степень неоднородности покрытия по соотношению "металлический порошок/основа".The high content in the zinc powder of particles larger than 20 microns - 60% increases the degree of heterogeneity of the composition and therefore causes uneven coating. This is due to the following factors:
- accelerated sedimentation of large particles in a mixture of powder and paint base (binder) leads to a decrease in the ratio of zinc: binder in the composition compared to the calculated values and, accordingly, to a decrease in the zinc content in the coating;
- due to the high proportion of large particles, the density of the "packing" of zinc particles in the coating decreases;
- increases the degree of heterogeneity of the coating in the ratio of "metal powder / base".
Вследствие неоднородности покрытия на отдельных, наиболее "слабых" участках возникают очаги коррозии (так называемая "язвенная коррозия"). Электропротекторные свойства готового покрытия снижаются. Due to the heterogeneity of the coating in some of the "weakest" areas, corrosion centers (the so-called "ulcerative corrosion") occur. The electroprotective properties of the finished coating are reduced.
Наиболее близкой к предлагаемой является композиция для антикоррозионного покрытия, включающая основу - этилсиликатное связующее и порошок цинка с дисперсностью 1-10 мкм в количестве 10-90 мас.%. Этилсиликатное связующее имеет следующий состав, мас.%: этилсиликат-40 - 12,1; поливинилбутираль - 6,1; ортофосфорная кислота (73%) - 0,3; спирт этиловый - 72,1; вода - 9,4. Closest to the proposed is a composition for anti-corrosion coating, including a base - ethyl silicate binder and zinc powder with a dispersion of 1-10 microns in an amount of 10-90 wt.%. The ethyl silicate binder has the following composition, wt.%: Ethyl silicate-40 - 12.1; polyvinyl butyral - 6.1; phosphoric acid (73%) - 0.3; ethyl alcohol - 72.1; water - 9.4.
Известное связующее готовят путем смешения всех компонентов в реакторе с мешалкой (патент СССР N 1678036, МКИ 5 С 09 D 183/02, 1997) - прототип. The known binder is prepared by mixing all the components in a reactor with a stirrer (USSR patent N 1678036, MKI 5 C 09 D 183/02, 1997) - prototype.
В случае преобладания очень мелких частиц порошка (60 мас.% частиц менее 4 мкм) имеют место следующие отрицательные факторы:
- резко повышается вязкость композиции, снижается ее жизнестойкость;
- тонкие частицы легко образуют агломераты, в результате ухудшается гомогенность композиции, что ведет к электрохимической неоднородности покрытия, а значит к ухудшению его защитных свойств, значительно ухудшается внешний вид покрытия;
- происходит падение начального электрохимического потенциала в системах "сталь-цинкнаполненное покрытие (ЦНП)", при этом потенциал ЦНП быстро приближается к потенциалу стали, а его электрическое сопротивление быстро возрастает. Вследствие этого ЦНП с высоким содержанием частиц менее 4 мкм имеет более низкие электропротекторные свойства.In the case of a predominance of very fine powder particles (60 wt.% Particles less than 4 microns), the following negative factors occur:
- sharply increases the viscosity of the composition, decreases its viability;
- fine particles easily form agglomerates, as a result, the homogeneity of the composition deteriorates, which leads to electrochemical inhomogeneity of the coating, and therefore to a deterioration in its protective properties, the appearance of the coating is significantly impaired;
- the initial electrochemical potential drops in the steel-zinc-filled coating (CPS) systems, while the potential of the CPS quickly approaches the potential of steel, and its electrical resistance increases rapidly. As a result of this, a high-particle-temperature CPL of less than 4 microns has lower electroprotective properties.
Механизм формирования защитного слоя на поверхности стали при нанесении цинкнаполненной композиции на этилсиликатной основе заключается во взаимодействии на границе раздела фаз железа с частицами цинка, заключенными в этилсиликатную оболочку, в результате чего образуется прочный цинк-железо-силикатный слой, стойкий к воздействию воды и растворителей. Сплошность и равномерность (однородность) покрытия зависят от дисперсности цинкового порошка, а также от равномерности и прочности силикатной оболочки на частицах цинка, т.е. от свойств основы - связующего. The mechanism of the formation of a protective layer on the surface of the steel when applying a zinc-filled composition on an ethyl silicate basis consists in the interaction at the interface of iron phases with zinc particles enclosed in an ethyl silicate shell, as a result of which a durable zinc-iron-silicate layer is formed, resistant to water and solvents. The continuity and uniformity (uniformity) of the coating depends on the dispersion of the zinc powder, as well as on the uniformity and strength of the silicate shell on the zinc particles, i.e. from the properties of the base - the binder.
В известных способах связующее приготавливают путем загрузки всех компонентов в реактор при их перемешивании. Так, в способе получения композиции по прототипу в реактор последовательно загружают водный раствор этилового спирта, поливинилбутираль, этилсиликат и водный раствор ортофосфорной кислоты. Как показывает практика, при этом 10-15 мас.% получаемого связующего бракуется по показателю вязкости (более 35 с). Основной причиной такого низкого выхода некондиционного продукта является низкая стабильность смеси и склонность к гелеобразованию. In known methods, a binder is prepared by loading all the components into the reactor while mixing them. So, in the method for producing a composition according to the prototype, an aqueous solution of ethyl alcohol, polyvinyl butyral, ethyl silicate and an aqueous solution of phosphoric acid are successively loaded into the reactor. As practice shows, in this case 10-15 wt.% Of the obtained binder are rejected in terms of viscosity (more than 35 s). The main reason for such a low yield of substandard product is the low stability of the mixture and a tendency to gelation.
Покрытия, получаемые при нанесении известных композиций, обладают недостаточно высокими антикоррозионными свойствами, имеют неудовлетворительный внешний вид. Сами композиции обладают неудовлетворительными технологическими характеристиками - низкой жизнестойкостью, малым сроком хранения связующего и композиции в целом. Эти недостатки связаны, в основном, с известным соотношением основных компонентов основы композиции (связующего). Известное связующее представляет собой коллоидный раствор, введение в который цинкового порошка не позволяет достичь требуемой гомогенности. The coatings obtained by applying the known compositions have insufficiently high anticorrosive properties and have an unsatisfactory appearance. The compositions themselves have unsatisfactory technological characteristics - low pot life, short shelf life of the binder and the composition as a whole. These disadvantages are associated mainly with a known ratio of the main components of the basis of the composition (binder). The known binder is a colloidal solution, the introduction of which zinc powder does not allow to achieve the required homogeneity.
Как показали наши исследования, коллоидная структура связующего зависит от соотношения основных компонентов: спирт/вода (величина "А") и этилсиликат/вода (величина "Б"). В процессе получения этилсиликатного связующего протекают две основные реакции: гидролиза и конденсации. В зависимости от значений А и Б в связующем преобладают либо продукты гидролиза, либо продукты конденсации. При А = 7-8 и Б = 1,2-1,3 (прототип) количества воды в смеси достаточно для более полного протекания реакции гидролиза на начальной стадии и интенсификации реакции конденсации. В результате образуются длинные полимерные цепочки, идет укрупнение молекул и получается высоковязкий коллоидный раствор. Такое связующее имеет малый срок хранения, легко переходит в гель, не пригодный для использования. Срок хранения такого связующего не превышает 6-7 месяцев, жизнестойкость композиции - не более 8 часов. As our studies have shown, the colloidal structure of the binder depends on the ratio of the main components: alcohol / water (value "A") and ethyl silicate / water (value "B"). In the process of producing ethyl silicate binder, two main reactions proceed: hydrolysis and condensation. Depending on the values of A and B, either hydrolysis products or condensation products predominate in the binder. When A = 7-8 and B = 1.2-1.3 (prototype), the amount of water in the mixture is sufficient for a more complete hydrolysis reaction at the initial stage and intensification of the condensation reaction. As a result, long polymer chains form, molecules are enlarged, and a highly viscous colloidal solution is obtained. Such a binder has a short shelf life, easily passes into a gel that is not suitable for use. The shelf life of such a binder does not exceed 6-7 months, the viability of the composition is not more than 8 hours.
Технической задачей изобретения является получение покрытия с повышенной антикоррозионной стойкостью, а также улучшение технологических свойств композиции. An object of the invention is to obtain a coating with increased corrosion resistance, as well as improving the technological properties of the composition.
Поставленная задача достигается тем, что композиция содержит высокодисперсный порошок металлического цинка, полученный газофазным методом путем испарения цинка и последующей конденсации его паров в атмосфере нейтрального газа, с размером частиц менее 4 мкм не более 15%, частиц с размером 4-10 мкм не менее 60%, частиц с размером 10-20 мкм не более 15%, частиц размером более 20 мкм не более 10%, и этилсиликатное связующее, состоящее из этилового спирта, этилсиликата, поливинилбутираля, воды и ортофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов связующего, мас.%:
Этилсиликат - 11,97-12,16
Поливинилбутираль - 6,09-6,33
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,2-0,3
Этиловый спирт - 73,9-76,5
Вода - Остальное
Содержание высокодисперсного порошка цинка в антикоррозионной композиции составляет 10-90 мас.%.This object is achieved in that the composition contains a highly dispersed metal zinc powder obtained by the gas-phase method by evaporation of zinc and subsequent condensation of its vapor in a neutral gas atmosphere, with a particle size of less than 4 microns not more than 15%, particles with a size of 4-10 microns not less than 60 %, particles with a size of 10-20 microns no more than 15%, particles larger than 20 microns no more than 10%, and an ethyl silicate binder consisting of ethyl alcohol, ethyl silicate, polyvinyl butyral, water and phosphoric acid in the following ratio of components binder, wt.%:
Ethyl silicate - 11.97-12.16
Polyvinyl butyral - 6.09-6.33
Phosphoric acid (73%) - 0.2-0.3
Ethyl alcohol - 73.9-76.5
Water - Else
The content of fine zinc powder in the anticorrosive composition is 10-90 wt.%.
Уникальные свойства заявляемой антикоррозионной композиции обеспечиваются определенным соотношением основных структурообразующих компонентов этилсиликатного связующего: спирт/вода 10,5-15,3; этилсиликат/вода 1,7-2,4. The unique properties of the inventive anticorrosive composition are provided by a certain ratio of the main structure-forming components of the ethyl silicate binder: alcohol / water 10.5-15.3; ethyl silicate / water 1.7-2.4.
В качестве активного начала антикоррозионной композиции используют высокодисперсный цинковый порошок, полученный методом испарения и конденсации в атмосфере нейтрального газа, т.е. исходный металлический цинк плавят при нагревании, получают его пар, который затем конденсируют с получением порошка указанного гранулометрического состава. Процесс испарения металлического цинка ведут в атмосфере нейтрального газа, в качестве которого используют газовую среду, не вступающую в реакцию с осаждаемым металлом и кислородом воздуха, например используют любой из известных инертных газов (гелий, неон, аргон), а также азот и другие не активные газы. Полученный таким образом цинковый порошок обладает определенными свойствами, обусловленными, в большей части, фазовыми превращениями цинка (твердый цинк-пар-жидкость-твердый порошок цинка), что позволяет получить отожженную структуру цинка в форме дендритов, обеспечивающую уникальную пластичность цинкового порошка. A highly dispersed zinc powder obtained by evaporation and condensation in an atmosphere of a neutral gas is used as the active principle of the anticorrosion composition, i.e. the initial metal zinc is melted by heating, its vapor is obtained, which is then condensed to obtain a powder of the specified particle size distribution. The process of evaporation of zinc metal is carried out in a neutral gas atmosphere, which is used as a gas medium that does not react with precipitated metal and atmospheric oxygen, for example, use any of the known inert gases (helium, neon, argon), as well as nitrogen and other inactive gases. Thus obtained zinc powder has certain properties, due, for the most part, to phase transformations of zinc (solid zinc-vapor-liquid-solid zinc powder), which allows to obtain an annealed zinc structure in the form of dendrites, which provides unique plasticity of the zinc powder.
Таким образом, основной технический результат заявляемой композиции обеспечивается определенными свойствами используемого цинкового порошка и соотношением структурообразующих компонентов этилсиликатного связующего. Получаемая антикоррозионная композиция обладает повышенными протекторными свойствами, высокой адгезией к металлу и высокой атмосферо- и водостойкостью. Thus, the main technical result of the claimed composition is provided by certain properties of the zinc powder used and the ratio of the structure-forming components of the ethyl silicate binder. The resulting anticorrosive composition has improved protective properties, high adhesion to metal and high atmospheric and water resistance.
Гранулометрический состав и отношение высокодисперсного цинкового порошка к этилсиликатному связующему оказывают существенное влияние на устойчивость композиции и на однородность получаемого покрытия. The particle size distribution and the ratio of finely divided zinc powder to ethyl silicate binder have a significant effect on the stability of the composition and on the uniformity of the resulting coating.
Табл. 1 иллюстрирует повышение равномерности гранулометрического состава цинкового порошка в заявляемом решении в сравнении с известными составами. Tab. 1 illustrates the increase in uniformity of the particle size distribution of zinc powder in the claimed solution in comparison with the known compositions.
Резкое снижение доли мелких частиц (менее 4 мкм) в порошке уменьшает агломерацию, повышает однородность и жизнестойкость композиции, снижает ее вязкость. Снижение содержания частиц крупнее 10 мкм и существенное снижение фракции крупнее 20 мкм обеспечивают стабильность соотношения металл/основа в композиции. A sharp decrease in the proportion of small particles (less than 4 microns) in the powder reduces agglomeration, increases the uniformity and viability of the composition, and reduces its viscosity. A decrease in the content of particles larger than 10 μm and a significant decrease in the fraction larger than 20 μm provide stability of the metal / base ratio in the composition.
Антикоррозионные свойства покрытий на основе заявляемых цинкнаполненных композиций обеспечиваются созданием пассивирующей оболочки на частицах цинка с последующим образованием силикатной матрицы из соединений типа кремний-кислород-металл на каждой частице цинкового порошка. Чем равномернее и однороднее эти оболочки, тем выше защитные свойства покрытия. В свою очередь силикатные оболочки на частицах цинка тем равномернее, чем ближе основа композиции (связующее) к истинному раствору. The anticorrosive properties of coatings based on the inventive zinc-filled compositions are provided by the creation of a passivating coating on zinc particles, followed by the formation of a silicate matrix of compounds of the type silicon-oxygen-metal on each particle of zinc powder. The more uniform and uniform these shells, the higher the protective properties of the coating. In turn, the silicate shells on the zinc particles are the more uniform, the closer the base of the composition (binder) to the true solution.
Достигаемое соотношение спирт/вода и этилсиликат/вода в заявляемом связующем сдвигает равновесие реакций гидролиза и конденсации, уменьшая образование длинных полимерных цепей. Раствор связующего имеет более низкую вязкость, прозрачен и имеет срок хранения в течение 12 месяцев. The achieved ratio of alcohol / water and ethyl silicate / water in the claimed binder shifts the balance of hydrolysis and condensation reactions, reducing the formation of long polymer chains. The binder solution has a lower viscosity, is transparent and has a shelf life of 12 months.
Предложено также усовершенствование, относящееся к способу приготовления связующего. An improvement is also proposed relating to a method for preparing a binder.
Заявляемый способ приготовления связующего антикоррозионной цинкнаполненной композиции, содержащей этиловый спирт, этилсиликат, воду, поливинилбутираль и ортофосфорную кислоту, заключается в том, что в одной емкости растворяют в части этилового спирта поливинилбутираль, в другой емкости растворяют в остальном количестве этилового спирта ортофосфорную кислоту и воду, после чего раствор из второй емкости переливают в первую емкость, перемешивают и добавляют этилсиликат при следующем соотношении компонентов связующего, мас.%:
Этилсиликат - 11,97-12,16
Поливинилбутираль - 6,09-6,33
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,2-0,3
Этиловый спирт - 73,9-76,5
Вода - Остальное
Для растворения поливинилбутираля берут 75-80% общего количества этилового спирта, а для растворения ортофосфорной кислоты остальные 20-25%.The inventive method for the preparation of a binder anticorrosive zinc-filled composition containing ethyl alcohol, ethyl silicate, water, polyvinyl butyral and phosphoric acid, is that polyvinyl butyral is dissolved in a portion of ethyl alcohol, orthophosphoric acid and water are dissolved in the remaining amount of ethyl alcohol, after which the solution from the second container is poured into the first container, mixed and ethyl silicate is added in the following ratio of the components of the binder, wt.%:
Ethyl silicate - 11.97-12.16
Polyvinyl butyral - 6.09-6.33
Phosphoric acid (73%) - 0.2-0.3
Ethyl alcohol - 73.9-76.5
Water - Else
To dissolve polyvinyl butyral, 75-80% of the total amount of ethyl alcohol is taken, and the remaining 20-25% to dissolve orthophosphoric acid.
При таком способе получения связующего создаются благоприятные условия для образования однородного состава, близкого к истинному раствору. При смешении двух спиртовых растворов обеспечивается высокая равномерность распределения воды и ортофосфорной кислоты по всему объему, исключается возможность образования микрообъемов с повышенным содержанием воды, способствующей ускорению реакции гидролиза. Когда на последней стадии вводят этилсиликат, реакция гидролиза протекает равномерно, получается прозрачный раствор, имеющий характеристики, близкие к истинному раствору. Такое связующее имеет срок хранения в течение 12 месяцев, а жизнестойкость композиции достигает 23 часов в сравнении с 6-8 часами у известных составов. Выход некондиционного продукта не превышает 0,5-1,0%. With this method of producing a binder, favorable conditions are created for the formation of a homogeneous composition close to the true solution. When two alcohol solutions are mixed, a high uniformity of the distribution of water and phosphoric acid throughout the volume is ensured, the possibility of the formation of microvolumes with a high water content, which accelerates the hydrolysis reaction, is excluded. When ethyl silicate is introduced in the last step, the hydrolysis reaction proceeds uniformly, and a clear solution is obtained having characteristics close to the true solution. Such a binder has a shelf life of 12 months, and the pot life of the composition reaches 23 hours compared to 6-8 hours for known formulations. The yield of substandard product does not exceed 0.5-1.0%.
Заявляемая антикоррозионная композиция и способ получения ее основы-связующего связаны между собой единым изобретательским замыслом, т.к. обеспечивают достижение одного и того же технического результата, т.е. приводят к достижению поставленной технической задачи. The inventive anti-corrosion composition and a method for producing its base-binder are interconnected by a single inventive concept, because ensure the achievement of the same technical result, i.e. lead to the achievement of the technical task.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. The invention is illustrated by the following examples of specific performance.
Активное начало композиции, в качестве которого используют высокодисперсный цинковый порошок, полученный газофазным методом путем испарения металлического цинка и последующей конденсации его паров в атмосфере азота, в количестве от 10 до 90 мас.% со следующим гранулометрическим составом: частиц с размером менее 4 мкм не более 15%, от 4 до 10 мкм не менее 60%, от 10 до 20 не более 15%, от 20 мкм не более 10% берут и смешивают с предварительно полученным связующим (основой) до получения однородной суспензии. The active principle of the composition, which is used as a highly dispersed zinc powder obtained by the gas-phase method by evaporation of metallic zinc and subsequent condensation of its vapors in a nitrogen atmosphere, in an amount of 10 to 90 wt.% With the following particle size distribution: particles with a size of less than 4 microns no more 15%, from 4 to 10 microns, not less than 60%, from 10 to 20 not more than 15%, from 20 microns not more than 10%, are taken and mixed with a previously prepared binder (base) until a homogeneous suspension is obtained.
Связующее (основу) готовят путем растворения поливинилбутираля в этиловом спирте (75-80% от общего его количества) в одной емкости, в другой емкости растворяют в остальном количестве спирта ортофосфорную кислоту и воду, после чего переливают в первую емкость раствор из второй емкости, перемешивают и добавляют этилсиликат. Для приготовления связующего используют этилсиликат, спирт этиловый технический и ортофосфорную кислоту в виде 73%-ного водного раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этилсиликат - 11,97-12,16
Поливинилбутираль - 6,09-6,33
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,2-0,3
Этиловый спирт - 73,9-76,5
Вода - Остальное
Антикоррозионную обработку стандартного стального образца размером 150х100х2 мм проводили путем пневматического распыления заявляемой композиции на предварительно подготовленную поверхность. Слой нанесенной композиции сушили в естественных условиях в течение 20-30 мин.A binder (base) is prepared by dissolving polyvinyl butyral in ethyl alcohol (75-80% of its total amount) in one container, orthophosphoric acid and water are dissolved in the remaining amount of alcohol, after which the solution is poured from the second container into the first container, mixed and ethyl silicate is added. To prepare the binder, ethyl silicate, industrial ethyl alcohol and phosphoric acid are used in the form of a 73% aqueous solution in the following ratio of components, wt.%:
Ethyl silicate - 11.97-12.16
Polyvinyl butyral - 6.09-6.33
Phosphoric acid (73%) - 0.2-0.3
Ethyl alcohol - 73.9-76.5
Water - Else
Anticorrosion treatment of a standard steel sample with a size of 150x100x2 mm was carried out by pneumatic spraying of the claimed composition onto a previously prepared surface. The layer of the applied composition was dried under natural conditions for 20-30 minutes.
В таблицах 2-5 приведены экспериментальные данные. Tables 2-5 show the experimental data.
Табл. 2а, табл. 2б и табл. 3 показывают влияние соотношения компонентов композиции, а также способа приготовления связующего на основные физико-химические и технические характеристики (вязкость, оптическую плотность, жизнестойкость) связующего и композиции. Tab. 2a, tab. 2b and tab. 3 show the influence of the ratio of the components of the composition, as well as the method of preparation of the binder on the main physicochemical and technical characteristics (viscosity, optical density, viability) of the binder and composition.
Изменение соотношений спирт/вода (А) и этилсиликат/вода (Б) в связующем (табл. 2а) позволяет снизить вязкость связующего, повысить срок его хранения с 6-7 месяцев (прототип) до 12 месяцев и более чем втрое увеличить жизнестойкость композиции (с 6 до 23 часов). Это означает, что композиция может приготавливаться не каждую смену, а один раз в сутки, что дает значительную экономию производственных затрат. The change in the ratio of alcohol / water (A) and ethyl silicate / water (B) in the binder (table. 2a) can reduce the viscosity of the binder, increase its shelf life from 6-7 months (prototype) to 12 months and increase the pot life of the composition more than threefold ( from 6 to 23 hours). This means that the composition can be prepared not every shift, but once a day, which gives significant savings in production costs.
Еще больше проявляется преимущество заявляемого решения при сопоставлении показателей, полученных через 12 месяцев после приготовления связующего. Связующее, полученное по известному способу, превратилось в гель и стало непригодно к использованию, тогда как связующее по заявляемому решению сохранило необходимые технологические свойства, и композиция на его основе обладает достаточно высокой жизнестойкостью - до 12 часов. The advantage of the proposed solution is even more evident when comparing the indicators obtained 12 months after preparation of the binder. The binder obtained by the known method turned into a gel and became unusable, while the binder according to the claimed solution retained the necessary technological properties, and the composition based on it has a sufficiently high viability - up to 12 hours.
Как показывают данные табл. 3, предлагаемый способ приготовления связующего обеспечивает повышение выхода кондиционного продукта и повышение жизнестойкости связующего и композиции даже при приготовлении состава связующего, соответствующего прототипу. As the data in table. 3, the proposed method of preparing a binder provides an increase in the yield of a conditioned product and an increase in the viability of the binder and composition even when preparing the composition of the binder corresponding to the prototype.
Приведенные данные подтверждают эффективность предлагаемого изобретения. Коррозионная стойкость покрытия (табл. 4) по предполагаемому изобретению достигает 2000 часов в условиях камеры соляного тумана, тогда как в известных решениях она не превосходит 800 часов. В условиях тропического климата предлагаемое покрытие выдерживает более 95 циклов без коррозионных поражений, а известные покрытия - не более 80 циклов. The above data confirm the effectiveness of the invention. The corrosion resistance of the coating (table. 4) according to the proposed invention reaches 2000 hours in the conditions of a salt fog chamber, while in known solutions it does not exceed 800 hours. In tropical climates, the proposed coating withstands more than 95 cycles without corrosion damage, and known coatings - no more than 80 cycles.
Предлагаемое соотношение компонентов связующего обеспечивает высокую адгезию покрытия к стали (табл. 5), что является необходимым условием предотвращения подслойной коррозии. Как показывают приведенные данные, при значениях А, превышающих 15,3, и Б, превышающих 2,4, адгезия ухудшается (превышает 1 балл). Причиной является снижение пленкообразующей способности композиции. Вследствие преобладания процессов гидролиза и неразвитости процессов конденсации в связующем практически не образуются золи поликремниевой кислоты, хорошо адсорбирующиеся на поверхности стали и обусловливающие величину адгезии. The proposed ratio of the components of the binder provides high adhesion of the coating to steel (table. 5), which is a necessary condition for preventing sublayer corrosion. As the data show, with values of A exceeding 15.3 and B exceeding 2.4, the adhesion deteriorates (exceeds 1 point). The reason is a decrease in the film-forming ability of the composition. Due to the predominance of hydrolysis processes and the underdevelopment of condensation processes, practically no polysilicic acid sols are formed in the binder, which are well adsorbed on the steel surface and determine the amount of adhesion.
Таким образом, изменение соотношения компонентов основы-связующего в сторону снижения доли воды и повышения доли спирта в сочетании с оптимальным гранулометрическим составом порошка цинка, при усовершенствовании способа приготовления связующего, заключающемся в раздельном растворении компонентов в этиловом спирте и последующим смешением полученных спиртовых растворов, обеспечивают достижение нового технического результата - повышение антикоррозионной стойкости покрытия и улучшение технологических характеристик связующего и композиции. Использование предлагаемого нами изобретения обеспечивает повышение коррозионной стойкости цинкнаполненного покрытия до 2000 часов в условиях камеры соляного тумана, повышение жизнестойкости связующего с 8 до 12 месяцев и жизнестойкости композиции до 24 часов. Thus, a change in the ratio of the components of the base binder in the direction of decreasing the proportion of water and increasing the proportion of alcohol in combination with the optimal particle size distribution of zinc powder, while improving the method of preparation of the binder, which consists in separately dissolving the components in ethyl alcohol and then mixing the resulting alcohol solutions, achieve a new technical result is an increase in the corrosion resistance of the coating and an improvement in the technological characteristics of the binder and com position. The use of our invention provides an increase in the corrosion resistance of a zinc-filled coating up to 2,000 hours under salt spray chamber conditions, an increase in the binder's durability from 8 to 12 months, and the composition's durability up to 24 hours.
Claims (1)
Этилсиликат - 11,97 - 12,16
Поливинилбутираль - 6,09 - 6,33
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,2 - 0,3
Этиловый спирт - 73,9 - 76,5
Вода - Остальное
2. Способ приготовления связующего для антикоррозионной цинконаполненной композиции, включающий смешение этилсиликата, поливинилбутираля, ортофосфорной кислоты, этилового спирта и воды, отличающийся тем, что в одной емкости растворяют поливинилбутираль в части этилового спирта, в другой емкости смешивают ортофосфорную кислоту и воду с оставшимся количеством этилового спирта, после чего раствор из второй емкости переливают в первую емкость при перемешивании и вводят этилсиликат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этилсиликат - 11,97 - 12,16
Поливинилбутираль - 6,09 - 6,33
Ортофосфорная кислота (73%) - 0,2 - 0,3
Этиловый спирт - 73,9 - 76,5
Вода - Остальное
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для растворения поливинилбутираля берут этиловый спирт в количестве 75 - 80 мас.% от его общего количества.1. An anticorrosive composition containing, as an active principle, zinc metal powder in an amount of 10 - 90 wt.% And the rest is a binder base containing ethyl silicate, ethyl alcohol, polyvinyl butyral, phosphoric acid and water, characterized in that as zinc metal powder the composition contains highly dispersed zinc powder obtained by the gas-phase method by evaporation of zinc metal, followed by condensation of its vapor in a neutral gas atmosphere, with a particle size of less than 4 microns, not more than 15%, parts with the size of 4 - 10 microns not less than 60%, particle size 10 - 20 microns is not more than 15% particles larger than 20 microns is not more than 10% and the binder-base comprises the following ingredients with their ratio, wt.%:
Ethyl silicate - 11.97 - 12.16
Polyvinyl butyral - 6.09 - 6.33
Phosphoric acid (73%) - 0.2 - 0.3
Ethyl alcohol - 73.9 - 76.5
Water - Else
2. A method of preparing a binder for an anticorrosive zinc-filled composition, comprising mixing ethyl silicate, polyvinyl butyral, orthophosphoric acid, ethyl alcohol and water, characterized in that polyvinyl butyral is dissolved in one part of ethyl alcohol, and orthophosphoric acid and the remaining water are mixed in the other tank with the remaining alcohol, after which the solution from the second container is poured into the first container with stirring and ethyl silicate is introduced in the following ratio of components, wt.%:
Ethyl silicate - 11.97 - 12.16
Polyvinyl butyral - 6.09 - 6.33
Phosphoric acid (73%) - 0.2 - 0.3
Ethyl alcohol - 73.9 - 76.5
Water - Else
3. The method according to claim 2, characterized in that for the dissolution of polyvinyl butyral take ethyl alcohol in an amount of 75 to 80 wt.% Of its total amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110635A RU2148604C1 (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110635A RU2148604C1 (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2148604C1 true RU2148604C1 (en) | 2000-05-10 |
Family
ID=20220127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99110635A RU2148604C1 (en) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2148604C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649307A (en) * | 1969-02-11 | 1972-03-14 | Du Pont | Binder for zinc-rich paint |
| US3849141A (en) * | 1972-10-18 | 1974-11-19 | Diamond Shamrock Corp | Pulverulent metal coating compositions |
| US4290811A (en) * | 1980-03-31 | 1981-09-22 | Rust-Oleum Corporation | Method of producing silicate binders and coatings |
| RU1678036C (en) * | 1989-06-06 | 1997-11-20 | Пастухов Валерий Павлович | Composition for anticorrosive coating |
-
1999
- 1999-05-17 RU RU99110635A patent/RU2148604C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649307A (en) * | 1969-02-11 | 1972-03-14 | Du Pont | Binder for zinc-rich paint |
| US3849141A (en) * | 1972-10-18 | 1974-11-19 | Diamond Shamrock Corp | Pulverulent metal coating compositions |
| US4290811A (en) * | 1980-03-31 | 1981-09-22 | Rust-Oleum Corporation | Method of producing silicate binders and coatings |
| RU1678036C (en) * | 1989-06-06 | 1997-11-20 | Пастухов Валерий Павлович | Composition for anticorrosive coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5466286A (en) | Stable automotive aqueous metallic-flake tint dispersion | |
| CA2101811C (en) | Aluminium pigments | |
| CA2330093C (en) | Flowable and pumpable metallic-pigment semifinished product for the production of paints and lacquers | |
| US5637143A (en) | Aqueous resistant metal pigment-containing paste and method for making | |
| KR100903284B1 (en) | Phosphonic acid derivative treatment of metallic flakes | |
| JPS6015466A (en) | Water-resistant aluminum particles, their manufacturing method and coating film | |
| JPH0215590B2 (en) | ||
| US3954496A (en) | Preparation of dense silica-encapsulated aluminum flake pigment treated with a carboxylic chromic chloride | |
| US5480481A (en) | Aluminum pigments | |
| DE2737741B2 (en) | Primer and its use for coating a surface | |
| US5749946A (en) | Anticorrosive pigment preparation containing metal oxide-coated platelet adjuvant | |
| ES2259828T3 (en) | INHIBITED METAL PIGMENTS PASTS CONTAINING MOBLIBDATE PIGMENTS AND SUITABLE FOR WATERY COATING COMPOSITIONS. | |
| JP2002088274A (en) | Silica-coated aluminum pigment and its manufacturing method | |
| DE2531769C3 (en) | Use of highly stable metal oxide dispersions for the production of firmly adhering metal oxide coatings on a solid, chemically internal, porous catalyst support | |
| US5348579A (en) | Water resistant metal pigment-containing paste and method for making | |
| RU2148604C1 (en) | Anticorrosive composition and method of its base (binding agent) preparing | |
| CN107383943A (en) | Water aluminum-silver slurry with clad and preparation method thereof | |
| US5356469A (en) | Aqueous resistant metal pigment-containing paste and method for making | |
| WO1999051692A1 (en) | Matting agents based on coated silicon dioxide | |
| JP3623854B2 (en) | Aluminum pigment, method for producing the same, and resin composition containing the same | |
| JPH09194756A (en) | New aqueous aluminum pigment composition and its production | |
| US20080281029A1 (en) | Process for the Preparation of Aluminium Particles Coated with a Polymer Layer | |
| EP0665265A2 (en) | Compositions containing metal particles in the nanometer size range | |
| RU2068434C1 (en) | Primer | |
| JP3369840B2 (en) | Method for producing low iron loss unidirectional silicon steel sheet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130518 |