RU2196792C2

RU2196792C2 - Primer

Info

Publication number: RU2196792C2
Application number: RU99121087A
Authority: RU
Inventors: Э.К. Кондрашов; В.Н. Владимирский; М.Г. Офицерова; Т.А. Новикова; М.Г. Васильев; П.И. Вассерман
Original assignee: Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: anticorrosive primers applied under acryl, urethane, perchlorovinyl and epoxy enamel paints in manufacture and repair of aircraft equipment made from aluminum and magnesium alloys and steels. SUBSTANCE: primer contains polymer binder - copolymer of butyl methacrylate and methacrylic acid, modifying additive - melamine formaldehyde resin, pigment - strontium chromate and mixture of organic solvents - butyl acetate, butanol and xylene; primer contains additionally acetone, ethyl alcohol and toluene. Combination of components at definite ratio provides for reduction of drying time, increase of working life and heat resistance of primer. EFFECT: enhanced efficiency; increased working life. 2 cl, 4 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к адгезионным, антикоррозионным грунтовкам, наносимым под акриловые, уретановые, перхлорвиниловые и эпоксидные эмали для защиты от коррозии при изготовлении и ремонте изделий авиационной техники из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей. The invention relates to adhesive, anticorrosive primers applied under acrylic, urethane, perchlorovinyl and epoxy enamels for protection against corrosion in the manufacture and repair of aircraft products from aluminum, magnesium, titanium alloys and steels.

В России и за рубежом широко применяются адгезионные покрытия, представляющие собой растворы акриловых сополимеров в органических растворителях с модифицирующими добавками, пигментами и отвердителями. In Russia and abroad, adhesive coatings are widely used, which are solutions of acrylic copolymers in organic solvents with modifying additives, pigments and hardeners.

Известна лакокрасочная композиция, включающая акриловый сополимер (метилметакрилата с монометакриловым эфиром этиленгликоля с содержанием гидроксильных групп), модифицирующую добавку - гидроксилсодержащий олигоэфир, изоцианатный отвердитель, пигменты (двуокись титана, железоокисные пигменты и окись хрома) и растворители (авторское свидетельство СССР 840082). A known paint composition comprising an acrylic copolymer (methyl methacrylate with ethylene glycol monomethacrylic ester containing hydroxyl groups), a modifying additive is a hydroxyl-containing oligoester, an isocyanate hardener, pigments (titanium dioxide, iron oxide pigments and chromium oxide 84) and solvents of the USSR.

Известна композиция, включающая водную дисперсию сополимера, содержащего сложный эфир акриловой или метакриловой ккелоты с одноатомными спиртами, оксиэтилметакрилат или смеси оксиэтилакрилата с полипропиленгликольмонометилакрилатом, метакриловую кислоту и стирол, раствор в органическом растворителе оксиалкилакрилата, алкилметакрилата и метакриловую кислоту; модифицирующую добавку - водорастворимую или вододиспергирующую аминоформальдегидную смолу, или этерифицированную одноатомными спиртами (патент РФ 1068039). A known composition comprising an aqueous dispersion of a copolymer containing an ester of acrylic or methacrylic kelota with monohydric alcohols, hydroxyethyl methacrylate or a mixture of hydroxyethyl acrylate with polypropylene glycol monomethyl acrylate, methacrylic acid and styrene, a solution in an organic solvent of oxyalkyl acrylate and an alkyl methyl; a modifying additive is a water-soluble or water-dispersing amino formaldehyde resin, or esterified with monohydric alcohols (RF patent 1068039).

Также известна композиция, содержащая акриловую смолу или сополимеры, термопластичные (отверждаемые изоцианатом) или термоотверждаемые (при 175-240^oС), фторуглеродную смолу, пигменты (сульфат бария, хромат стронция, окись титана) и модификатор текучести бензогуанамин (патент ЕР 0177168).Also known is a composition containing acrylic resin or copolymers, thermoplastic (isocyanate-curable) or thermoset (at 175-240 ^o C), fluorocarbon resin, pigments (barium sulfate, strontium chromate, titanium oxide) and benzoguanamine flow modifier (patent EP 0177168).

Недостатками вышеуказанных акриловых композиций является:
- высокая температура сушки (более 100^oС) по а.с. 840082,
- двухкомпонентные композиции с применением для высыхания и отверждения очень токсичные изоцианатные отвердители,
- применение акрилового-фторуглеродного адгезионного подслоя, ограничивающего использование композиции по легким сплавам: магниевым, алюминиевым, литиевым,
- применение в композициях следующих пигментов: железоокисные, технический углерод, алюминиевая пудра, которые не защищают от коррозии легкие металлы и сплавы.The disadvantages of the above acrylic compositions are:
- high drying temperature (more than 100 ^o C) A. as 840082,
- two-component compositions with use for drying and curing very toxic isocyanate hardeners,
- the use of an acrylic-fluorocarbon adhesive sublayer that limits the use of the composition for light alloys: magnesium, aluminum, lithium,
- the use of the following pigments in compositions: iron oxide, carbon black, aluminum powder, which do not protect light metals and alloys from corrosion.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, взятому за прототип, является композиция по а.с. 896049, включающая, мас.%:
Сополимер бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты и метилметакрилата с соотношением мономеров 45:17,5:2,5:35 - 15,0-25,0
Нитроцеллюлоза - 2,0-6,0
Пластификатор - 0,05-3,5
Пигменты - 1,0-25,0
Смола нефтеполимерная стирольного типа - 0,5-5,0
Органические растворители - Остальное
В качестве модифицирующих добавок используют нитроцеллюлозу и нефтеполимерную смолу стирольного типа Пиропласт-2 (ТУ 38-20221-77) и смолу лакокрасочную СПП (ТУ 38-10916-79), представляющую собой продукты полимеризации ненасыщенных соединений.The closest technical solution to the proposed invention, taken as a prototype, is a composition by as 896049, including, wt.%:
A copolymer of butyl acrylate, styrene, methacrylic acid and methyl methacrylate with a monomer ratio of 45: 17.5: 2.5: 35 - 15.0-25.0
Nitrocellulose - 2.0-6.0
Plasticizer - 0.05-3.5
Pigments - 1.0-25.0
Styrene-type petroleum polymer resin - 0.5-5.0
Organic Solvents - Else
As modifying additives, nitrocellulose and the pyroplast-2 styrene-type oil-polymer resin (TU 38-20221-77) and SPP paint and varnish resin (TU 38-10916-79), which are polymerization products of unsaturated compounds, are used.

В качестве пигментов в этой композиции применяют двуокись титана, технический углерод, железоокисные пигменты, алюминиевую пудру, органические пигменты, красители. As pigments in this composition, titanium dioxide, carbon black, iron oxide pigments, aluminum powder, organic pigments, dyes are used.

В качестве пластификаторов используют фталатные, фосфатные пластификаторы, хлорпарафин, касторовое масло или их смеси. As plasticizers use phthalate, phosphate plasticizers, chloroparaffin, castor oil or mixtures thereof.

В качестве растворителей используют этилцеллозольв, ксилол, бутанол, изобутанол, изопропиловый спирт. Ethyl cellosolve, xylene, butanol, isobutanol, isopropyl alcohol are used as solvents.

Композиция предназначается для лакокрасочных покрытий, а именно для защитно-декоративных покрытий по дереву, стеклу, металлу, пластмассам. The composition is intended for coatings, namely, protective and decorative coatings for wood, glass, metal, plastics.

Недостатками композиции указанного прототипа являются:
- невысокая адгезия и антикоррозионные свойства,
- низкая термостойкость и опасность возгорания в результате содержания нитроцеллюлозы в составе композиции,
- невозможность использования в качестве адгезионного подслоя в системах покрытий с перхлорвиниловыми, акриловыми, эпоксидными и полиуретановыми эмалями.The disadvantages of the composition of the specified prototype are:
- low adhesion and anti-corrosion properties,
- low heat resistance and the risk of fire as a result of the content of nitrocellulose in the composition,
- the inability to use as an adhesive sublayer in coating systems with perchlorovinyl, acrylic, epoxy and polyurethane enamels.

Технической задачей данного изобретения является создание быстросохнущей при температуре 12-35^oС грунтовки с жизнеспособностью до одного года в системах покрытий с различными эмалями, с повышенными адгезионными и антикоррозионными свойствами и предназначенной для изготовления и ремонта авиационной техники из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей.The technical task of this invention is the creation of quick-drying at a temperature of 12-35 ^o With primers with a viability of up to one year in coating systems with various enamels, with increased adhesive and anticorrosive properties and intended for the manufacture and repair of aircraft from aluminum, magnesium, titanium alloys and steels .

Грунтовка предназначается под акриловые, перхлорвиниловые, эпоксидные и полиуретановые эмали. The primer is intended for acrylic, perchlorovinyl, epoxy and polyurethane enamels.

Предлагаемая грунтовка имеет следующий состав (считая на 100% вещества), мас.ч.:
Акриловый сополимер (сополимер бутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты) - полимерное связующее (ТУ 6-02-115-90) - 100
Меламиноформальдегидная смола - модифииирующая добавка (ТУ 6-10-1022-78) - 20-30
Стронций хромово-кислый (ТУ 48-4-239-82) - пигмент - 40-60
Органические растворители в смеси: бутилацетат марки А,Б(ГОСТ 8981-78), спирт бутиловый (бутанол) (ГОСТ 5208-81), толуол (ГОСТ 14710-78), спирт этиловый (ГОСТ 11547-90), ацетон (ГОСТ 2768-84), ксилол (ГОСТ 9949-76, ГОСТ 9410-78) - 500-1200
В качестве акрилового сополимера бутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты применяется сополимер БМК-5 (ТУ 6-02-115-91) (удельная вязкость 0,5% раствора 0,16-0,25; кислотное число 0,1 мг КОН; массовая доля связанной метакриловой кислоты 3,9-4,7%).The proposed primer has the following composition (considering 100% of the substance), parts by weight:
Acrylic copolymer (copolymer of methacrylic acid butyl ether and methacrylic acid) - polymer binder (TU 6-02-115-90) - 100
Melamine formaldehyde resin - modifying additive (TU 6-10-1022-78) - 20-30
Strontium chromic acid (TU 48-4-239-82) - pigment - 40-60
Organic solvents in the mixture: butyl acetate grade A, B (GOST 8981-78), butyl alcohol (butanol) (GOST 5208-81), toluene (GOST 14710-78), ethyl alcohol (GOST 11547-90), acetone (GOST 2768 -84), xylene (GOST 9949-76, GOST 9410-78) - 500-1200
As an acrylic copolymer of butyl ether of methacrylic acid and methacrylic acid, the BMK-5 copolymer (TU 6-02-115-91) (specific viscosity of 0.5% solution 0.16-0.25; acid value 0.1 mg KOH; mass fraction of bound methacrylic acid 3.9-4.7%).

В качестве модифицирующей добавки применяется меламиноформальдегидная смола К-421-02 (ТУ 48-4-239-82), которая представляет собой продукт конденсации меламина, формальдегида и бутанола в среде различных растворителей (вязкость 40-50 с, содержание нелетучих 48-52%, содержание свободного формальдегида не более 3,0%, кислотное число - не более 1,0 мг КОН). K-421-02 (TU 48-4-239-82) melamine-formaldehyde resin is used as a modifying additive, which is a condensation product of melamine, formaldehyde and butanol in various solvents (viscosity 40-50 s, non-volatile content 48-52% , the content of free formaldehyde is not more than 3.0%, the acid number is not more than 1.0 mg KOH).

Введение в композицию:
- акрилового сополимера БМК-5 (в растворе) обеспечивает возможность применения грунтовки как быстросохнущего при 12-35^oС (в течение 0,5-1 ч) или при 80-100^oС (в течение 1 ч) и адгезионного покрытия (за счет открытых карбоксильных групп в сополимере);
- меламиноформальдегидный модификатор способствует повышению стабильности заявляемой грунтовки до 1 года и более;
- введение в смесь органических растворителей (бутилацетат, спирт бутиловый, ксилол) легколетучих растворителей (ацетон, спирт этиловый, толуол) улучшает растворимость пленкообразующих компонентов: акрилового сополимера и меламиноформальдегидного модификатора и одновременно способствует более быстрому улетучиванию растворителей из пленки - быстрому высыханию покрытия;
- стронций хромово-кислый обеспечивает антикоррозионные и адгезионные свойства грунтовочного покрытия.Introduction to the composition:
- BMK-5 acrylic copolymer (in solution) provides the possibility of using the primer as quick-drying at 12-35 ^o C (within 0.5-1 h) or at 80-100 ^o C (within 1 h) and adhesive coating (for counting open carboxyl groups in the copolymer);
- melamine-formaldehyde modifier improves the stability of the claimed primer up to 1 year or more;
- the introduction of organic solvents (butyl acetate, butyl alcohol, xylene) into the mixture of volatile solvents (acetone, ethyl alcohol, toluene) improves the solubility of the film-forming components: acrylic copolymer and melamine-formaldehyde modifier and at the same time promotes faster solvent volatilization from the film - faster drying of the coating;
- strontium chromic acid provides anticorrosive and adhesive properties of the primer coating.

Заявляемая грунтовка такого состава обеспечивает возможность использования грунтовки в системах покрытий с различными эмалями (акриловыми, перхлорвиниловыми) меламиноформальдегидными, эмоксидными, полиуретановыми, обладающих термостойкостью от 100 до 200-250^oС, и применяющиеся по алюминиевым, магниевым, титановым сплавам и сталям, включая с гальваническими покрытиями.The inventive primer of this composition makes it possible to use a primer in coating systems with various enamels (acrylic, perchlorovinyl) melamine-formaldehyde, emoxy, polyurethane, with a heat resistance of 100 to 200-250 ^o C, and used on aluminum, magnesium, titanium alloys and steels, including with electroplated coatings.

Пример осуществления
Акриловый сополимер БМК-5 растворяют в смеси органических растворителей. Стронций хромово-кислый диспергируют в растворе меламиноформальдегидной смолы K-421-02 в шаровой или в бисерной мельнице. При достижении необходимой степени перетира содержимое из мельницы перекачивают в смеситель и добавляют раствор сополимера БМК-5. Содержимое в смесителе перемешивают и затем полученную грунтовку ставят на тип по вязкости и содержанию нелетучих веществ при добавлении оставшейся смеси растворителей. Условная вязкость грунтовки должна быть в пределах от 13 до 130 с, массовая доля нелетучих веществ 13,5 до 39%.Implementation example
The BMK-5 acrylic copolymer is dissolved in a mixture of organic solvents. Strontium chromic acid is dispersed in a solution of melamine-formaldehyde resin K-421-02 in a ball or bead mill. Upon reaching the required degree of milling, the contents from the mill are pumped to the mixer and a solution of BMK-5 copolymer is added. The contents in the mixer are mixed and then the resulting primer is put on the type of viscosity and the content of non-volatiles with the addition of the remaining mixture of solvents. The conditional viscosity of the primer should be in the range from 13 to 130 s, the mass fraction of non-volatile substances 13.5 to 39%.

В табл. 1 приведены составы заявляемой композиции и прототипа и соотношение компонентов. In the table. 1 shows the compositions of the claimed composition and prototype and the ratio of components.

В табл. 2 приведены свойства заявляемой грунтовки и прототипа и в системах покрытий с различными эмалями (табл. 3 и 4). In the table. 2 shows the properties of the claimed primer and prototype in coating systems with various enamels (tables. 3 and 4).

Из результатов проведенных испытаний следует, что заявляемая грунтовка превосходит прототип по технологичности (время высыхания и жизнеспособность), физико-механическим свойствам (прочность при ударе), устойчивости к перепадам температур (от минус 40 до + 40^oС), отсутствует опасность самовозгорания (табл. 2).From the results of the tests it follows that the claimed primer exceeds the prototype in terms of manufacturability (drying time and viability), physical and mechanical properties (impact strength), resistance to temperature extremes (from minus 40 to + 40 ^o С), there is no danger of spontaneous combustion (table . 2).

Преимущество заявляемой грунтовки при сравнении с прототипом проявляется при испытаниях заявляемой грунтовки в системах покрытий с различными эмалями и применительно к металлам и сплавам с различной обработкой поверхности (табл. 3 и 4). Покрытие прототипа при нанесении на алюминиевые сплавы анодированные, стали кадмированные, магниевые сплавы хроматированные, титановые сплавы в условиях действия влаги теряет адгезию, а в условиях воздействия коррозионно-активной среды (солевого тумана) не обеспечивает длительную защиту от коррозии. Заявляемая грунтовка совмещается с эмалями акриловыми, перхлорвиниловыми, эпоксидными, полиуретановыми, меламиноформальдегидными и др. , которые применяются в различных отраслях машиностроения. Системы покрытий с заявляемой грунтовкой сохраняют адгезию и защитные свойства при увлажнении и при действии коррозионно-активной среды в течение длительного времени (табл.5). The advantage of the claimed primer when compared with the prototype manifests itself when testing the inventive primer in coating systems with various enamels and with respect to metals and alloys with different surface treatments (Tables 3 and 4). The coating of the prototype when applied to aluminum alloys is anodized, cadmium steel, chromated magnesium alloys, titanium alloys under conditions of moisture loses adhesion, and under the influence of a corrosive medium (salt fog) does not provide long-term corrosion protection. The inventive primer is combined with enamels acrylic, perchlorovinyl, epoxy, polyurethane, melamine-formaldehyde, etc., which are used in various engineering industries. Coating systems with the inventive primer retain adhesion and protective properties when moistened and when exposed to a corrosive medium for a long time (Table 5).

Заявляемая грунтовка является технологичной - быстросохнущей при 12-35^o, стабильной при хранении, обладает адгезионными и антикоррозионными свойствами. Системы покрытий заявляемого грунтовочного состава и с различными эмалями имеют повышенную эксплуатационную стойкость и предназначаются для защиты поверхностей из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей.The inventive primer is technological - quick-drying at 12-35 ^o , stable during storage, has adhesive and anti-corrosion properties. Coating systems of the claimed primer composition and with various enamels have increased operational resistance and are intended to protect surfaces of aluminum, magnesium, titanium alloys and steels.

Claims

Primer for anti-corrosion coating, including a polymer binder based on a copolymer of BMK-5 copolymer of butyl methacrylate and methacrylic acid, a modifying additive - melamine-formaldehyde resin K-421-02, a pigment - strontium chromic acid and a mixture of organic solvents - butyl acetate, butanol, xylene that the solvent mixture additionally contains acetone, ethyl alcohol and toluene, in the following ratio, wt. hours:
The copolymer of butyl methacrylate and methacrylic acid (BMK-5) - 100
Melamine formaldehyde resin (K-421-02) - 20 - 30
Strontium chromate - 40 - 60
The above organic solvents - 500 - 1200