RU2846121C1 - Epoxy composition for powder coatings - Google Patents
Epoxy composition for powder coatingsInfo
- Publication number
- RU2846121C1 RU2846121C1 RU2024136920A RU2024136920A RU2846121C1 RU 2846121 C1 RU2846121 C1 RU 2846121C1 RU 2024136920 A RU2024136920 A RU 2024136920A RU 2024136920 A RU2024136920 A RU 2024136920A RU 2846121 C1 RU2846121 C1 RU 2846121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- epoxy
- filler
- dicyandiamide
- coating
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности и предназначено для защиты металлических поверхностей от разрушения при воздействии агрессивных сред (растворы солей, кислот, щелочей, нефти, нефтепродуктов) и абразивного износа.The invention relates to the paint and varnish industry and is intended to protect metal surfaces from destruction when exposed to aggressive environments (salt solutions, acids, alkalis, oil, oil products) and abrasive wear.
Современный уровень техники включает в себя широкий ассортимент порошковых красок на основе эпоксидных смол с массовой долей эпоксидных групп до 13%. Эти краски наносят в виде порошков на металлические детали с целью их защиты и придания поверхности декоративных свойств. Для получения подобных красок используемые эпоксидные смолы обычно смешиваются в двушнековом экструдере с наполнителем, придающим покрытию декоративные свойства, и отверждающим агентом в роли которого обычно выступает дициандиамид [Яковлев А. Д. Порошковые краски - Л.: Химия, 1987. - 216 с., ил.].The current level of technology includes a wide range of powder paints based on epoxy resins with a mass fraction of epoxy groups up to 13%. These paints are applied in the form of powders to metal parts in order to protect them and impart decorative properties to the surface. To obtain such paints, the epoxy resins used are usually mixed in a twin-screw extruder with a filler that imparts decorative properties to the coating and a curing agent, which is usually dicyandiamide [Yakovlev A. D. Powder Paints - L.: Chemistry, 1987. - 216 p., ill.].
Недостатком этих материалов является то, что формируемое покрытие при использовании, в составе дициандиамина и эпоксидной смолы с количеством эквивалентов реакционноспособных групп менее 13, обладает недостаточно высокими прочностью на удар, эластичностью и стойкостью к агрессивным средам (растворам кислот и оснований).The disadvantage of these materials is that the resulting coating, when used in the composition of dicyandiamine and epoxy resin with the number of equivalents of reactive groups less than 13, has insufficiently high impact strength, elasticity and resistance to aggressive environments (solutions of acids and bases).
Наиболее близкой по технической сущности композицией, взятой авторами за прототип, является композиция эпоксидной смолы [WO 2012174989 A1, МПК С09D4/00, опубл. 27.12.2012], имеющая отверждающий компонент и эпоксидный компонент. Отверждающий компонент входит в состав в количестве от 8% до 70% по весу композиции первичного отверждающего агента и от 0,001% до 5% по весу композиции вторичного отверждающего агента. Эпоксидная композиция также включает от 30% до 92% по весу композиции эпоксидного компонента. Количество эквивалентов реакционноспособных групп в отверждающем компоненте примерно в 0,50-0,98 раза превышает количество эквивалентов эпоксидных групп в эпоксидном компоненте. The closest composition in technical essence, taken by the authors as a prototype, is the epoxy resin composition [WO 2012174989 A1, IPC C09D4/00, published 27.12.2012], having a curing component and an epoxy component. The curing component is included in the composition in an amount of 8% to 70% by weight of the composition of the primary curing agent and from 0.001% to 5% by weight of the composition of the secondary curing agent. The epoxy composition also includes from 30% to 92% by weight of the composition of the epoxy component. The number of equivalents of reactive groups in the curing component is approximately 0.50-0.98 times greater than the number of equivalents of epoxy groups in the epoxy component.
Недостатком известной композиции, взятой за ближайший аналог, является то, что покрытие на её основе обладает невысокими показателями твердости, стойкости к механическому воздействию (удар, изгиб) и воздействию агрессивных сред.The disadvantage of the known composition, taken as the closest analogue, is that the coating based on it has low hardness, resistance to mechanical impact (impact, bending) and exposure to aggressive environments.
Техническая проблема, решаемая с использованием разработанного состава, состоит в создании улучшенных средств защиты металлических поверхностей от разрушения при механическом воздействии и воздействии агрессивных сред (растворы солей, кислот, щелочей, нефти, нефтепродуктов).The technical problem solved using the developed composition consists of creating improved means of protecting metal surfaces from destruction under mechanical impact and exposure to aggressive environments (solutions of salts, acids, alkalis, oil, petroleum products).
Техническим результатом изобретения является увеличение прочности, твёрдости покрытия, стойкости к абразивному износу и более длительный ресурс работы защищаемых конструкций при воздействии агрессивных сред.The technical result of the invention is an increase in the strength, hardness of the coating, resistance to abrasive wear and a longer service life of the protected structures when exposed to aggressive environments.
Технический результат достигается тем, что известная эпоксидная смола ЭД-10 (по ГОСТ 10587-84), смешивается с наполнителем, в качестве которого применяется синтетический сульфат бария, рутил, глинозём, кремнезём, сажа или их смесь, агентом растекания, отвердителем - дициандиамидом, а также, согласно изобретению, дополнительно содержит когезирующий нановолокнистый агент (нановолокна оксида алюминия, функционализированные аминовыми группами), равномерно распределенный в эпоксидной смоле при следующем соотношении компонентов в покрытии, мас.%:The technical result is achieved in that the known epoxy resin ED-10 (according to GOST 10587-84) is mixed with a filler, which is synthetic barium sulfate, rutile, alumina, silica, carbon black or a mixture thereof, a spreading agent, a hardener - dicyandiamide, and also, according to the invention, additionally contains a cohesive nanofibrous agent (aluminum oxide nanofibers functionalized with amine groups), uniformly distributed in the epoxy resin with the following ratio of components in the coating, wt.%:
А также то, что в качестве отвердителя и части эпоксидной смолы используется низковязкая полиэфирная смола с карбоксильными группами в соотношении, при котором мольная доля эпоксидных групп равна мольной доле карбоксильных групп. And also the fact that a low-viscosity polyester resin with carboxyl groups is used as a hardener and part of the epoxy resin in a ratio in which the mole fraction of epoxy groups is equal to the mole fraction of carboxyl groups.
А также то, что в качестве наполнителя использован материал из группы, содержащей сульфат бария, рутил, глинозём, кремнезём, сажу или их смесь. And also the fact that the filler used is a material from a group containing barium sulfate, rutile, alumina, silica, carbon black or a mixture of them.
А также то, что в состав наполнителя дополнительно введены пигменты.And also the fact that pigments are additionally introduced into the filler composition.
Нановолокна оксида алюминия синтезируются и по аналогичной технологии, указанной в работе Simunin, M.M.; Voronin, A.S.; Fadeev, Y.V.; Mikhlin, Y.L.; Lizunov, D.A.; Samoilo, A.S.; Chirkov, D.Y.; Voronina, S.Y.; Khartov, S.V. Features of Functionalization of the Surface of Alumina Nanofibers by Hydrolysis of Organosilanes on Surface Hydroxyl Groups. Polymers 2021, 13, 4374.Aluminum oxide nanofibers are also synthesized using a similar technology described in the work of Simunin, M.M.; Voronin, A.S.; Fadeev, Y.V.; Mikhlin, Y.L.; Lizunov, D.A.; Samoilo, A.S.; Chirkov, D.Y.; Voronina, S.Y.; Khartov, S.V. Features of Functionalization of the Surface of Alumina Nanofibers by Hydrolysis of Organosilanes on Surface Hydroxyl Groups. Polymers 2021, 13, 4374.
Функция когезирующего агента заключается в формировании гибридной структуры при добавлении его в эпоксидную смолу. Нановолокна оксида алюминия посредством функциональных аминогрупп на поверхности химически связываются с эпоксидной смолой, что приводит к армированию полимера и повышению его прочности за счёт энергии когезии. The function of the cohesive agent is to form a hybrid structure when added to the epoxy resin. The aluminum oxide nanofibers are chemically bonded to the epoxy resin through functional amino groups on the surface, which leads to reinforcement of the polymer and an increase in its strength due to the cohesive energy.
Введение в композицию в качестве добавки функционализированных аминогруппами нановолокон оксида алюминия с диаметром 3-50 нм и длиной 0,2-5 мкм заявляемого состава и равномерно распределенной в эпоксидной смоле, в соответствующем количестве, обеспечивает получение более плотной структуры композиции. Этот эффект достигается за счёт произвольной химической реакции между функциональными аминогруппами на поверхности нановолокон и эпоксигруппами смолы и образуется гибридная система нановолокно-смола, которая обеспечивает повышение механической прочности, относительной твердости и стойкости к абразивному износу.The introduction into the composition as an additive of functionalized amino groups of aluminum oxide nanofibers with a diameter of 3-50 nm and a length of 0.2-5 μm of the claimed composition and uniformly distributed in the epoxy resin, in the appropriate amount, ensures the production of a denser structure of the composition. This effect is achieved due to an arbitrary chemical reaction between the functional amino groups on the surface of the nanofibers and the epoxy groups of the resin and a hybrid nanofiber-resin system is formed, which ensures an increase in mechanical strength, relative hardness and resistance to abrasive wear.
Предложенная эпоксидная композиция может быть использована в качестве защитного антикоррозионного покрытия для металла, при этом улучшаются физико-механические характеристики: механическая прочность - до 200 кг*см на прямой и обратный удар по ГОСТ 4765, относительная твердость до 2Н по карандашу при сохранении высокой адгезии как в обычных порошковых красках, при этом ток коррозии с использованием нового покрытия при его толщине 60-80 мкм падает до 0,120 мкА/см2 при этом для обычного покрытия краски это значение равно 0,550 мкА/см2.The proposed epoxy composition can be used as a protective anti-corrosion coating for metal, while improving the physical and mechanical characteristics: mechanical strength - up to 200 kg * cm for direct and reverse impact according to GOST 4765, relative hardness up to 2N on a pencil while maintaining high adhesion as in conventional powder paints, while the corrosion current using the new coating with its thickness of 60-80 μm drops to 0.120 μA / cm 2 while for a conventional paint coating this value is 0.550 μA / cm 2 .
Для получения предлагаемой эпоксидной композиции для покрытия были использованы следующие вещества:The following substances were used to obtain the proposed epoxy coating composition:
- Эпоксидная диановая смола ЭД-10 по ГОСТ 10587-84,- Epoxy diane resin ED-10 according to GOST 10587-84,
- Дициандиамид, производства Tianjin Icason Technology Co., Ltd,- Dicyandiamide, produced by Tianjin Icason Technology Co., Ltd,
- Агент розлива LA-88 Telko,- Bottling agent LA-88 Telko,
- Сульфат бария по ГОСТ 11380-74,- Barium sulfate according to GOST 11380-74,
- Нановолокна оксида алюминия, функционализированные аминогруппами, производства ООО «Наносинтез», - Синтезируются по аналогии с работой Simunin, M.M.; Voronin, A.S.; Fadeev, Y.V.; Mikhlin, Y.L.; Lizunov, D.A.; Samoilo, A.S.; Chirkov, D.Y.; Voronina, S.Y.; Khartov, S.V. Features of Functionalization of the Surface of Alumina Nanofibers by Hydrolysis of Organosilanes on Surface Hydroxyl Groups. Polymers 2021, 13, 4374.- Aluminum oxide nanofibers functionalized with amino groups, produced by Nanosintez LLC, - Are synthesized by analogy with the work of Simunin, M.M.; Voronin, A.S.; Fadeev, Y.V.; Mikhlin, Y.L.; Lizunov, D.A.; Samoilo, A.S.; Chirkov, D.Y.; Voronina, S.Y.; Khartov, S.V. Features of Functionalization of the Surface of Alumina Nanofibers by Hydrolysis of Organosilanes on Surface Hydroxyl Groups. Polymers 2021, 13, 4374.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. This invention is illustrated by the following examples of specific implementation.
Пример 1Example 1
Первоначально компоненты эпоксидной композиции смешиваются в барабанном смесителе, куда последовательно загружают нановолокна оксида алюминия, функционализированные аминогруппами в количестве 1 г, затем эпоксидную смолу ЭД-10 в количестве 1800 г, и 81 г дициандиамида, 24 г агента розлива LA88 и 1094 г сульфата бария. После перемешивания смеси в течение 1 часа ее погружают в приёмный бункер двухшнекового экструдера, который при температуре 120°С промешивает смесь, которую затем изливают на холодные вальцы, а образующуюся ленту остужают и измельчают дробилкой с последующим помолом в порошок.Initially, the components of the epoxy composition are mixed in a drum mixer, where 1 g of aluminum oxide nanofibers functionalized with amino groups are successively loaded, then 1800 g of ED-10 epoxy resin, 81 g of dicyandiamide, 24 g of LA88 filling agent, and 1094 g of barium sulfate. After mixing the mixture for 1 hour, it is immersed in the receiving hopper of a twin-screw extruder, which mixes the mixture at a temperature of 120 °C, which is then poured onto cold rollers, and the resulting tape is cooled and crushed with a crusher, followed by grinding into powder.
Покрытия наносили методом порошковой покраски на стальную пластину из стали 08кп 125×75×0,5 мм.The coatings were applied using powder painting on a steel plate made of 08kp steel 125×75×0.5 mm.
Остальные составы готовили по примеру 1, для сравнения использовалось стандартное покрытие на основе ЭД-10. В таблице 1 представлено соотношение сырьевых компонентов в процентах.The remaining compositions were prepared according to example 1; a standard coating based on ED-10 was used for comparison. Table 1 shows the ratio of raw materials in percent.
Таблица 1 Table 1
Приготовленные составы прошли лабораторные испытания. The prepared compositions have undergone laboratory tests.
Испытания выполнены по:Tests were carried out on:
• ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии»,• GOST 15140-78 “Paint and varnish materials. Methods for determining adhesion”,
• ГОСТ 4765-73 «Материалы лакокрасочные. Метод определения прочности при ударе»,• GOST 4765-73 "Paint and varnish materials. Method for determining impact strength",
• ГОСТ Р 54586-2011 (ИСО 15184:1998) «Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости покрытия по карандашу». • GOST R 54586-2011 (ISO 15184:1998) “Paints and varnishes. Method for determining the pencil hardness of a coating”.
Полученные свойства изготовленных композиций сравнивались с ближайшим аналогом. Данные о свойствах композиции приведены в таблице 2.The obtained properties of the manufactured compositions were compared with the closest analogue. Data on the properties of the composition are given in Table 2.
Таблица 2 Table 2
Как видно из таблицы 2, использование эпоксидной композиции с нановолокнами оксида алюминия, функционализированными аминогруппами, позволяет увеличить прочность и твердость покрытия, раскрываемого в ближайшем аналоге изобретения.As can be seen from Table 2, the use of an epoxy composition with aluminum oxide nanofibers functionalized with amino groups makes it possible to increase the strength and hardness of the coating disclosed in the closest analogue of the invention.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846121C1 true RU2846121C1 (en) | 2025-08-29 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012174989A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Epoxy resin compositions |
| RU2478678C2 (en) * | 2011-10-18 | 2013-04-10 | Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН | Powdered coating composition |
| RU2791898C2 (en) * | 2018-06-06 | 2023-03-14 | Йотун А/С | Composition |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012174989A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Epoxy resin compositions |
| RU2478678C2 (en) * | 2011-10-18 | 2013-04-10 | Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН | Powdered coating composition |
| RU2791898C2 (en) * | 2018-06-06 | 2023-03-14 | Йотун А/С | Composition |
| RU2825133C1 (en) * | 2023-04-17 | 2024-08-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Краскраски" | Epoxy-urethane powder coating composition |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Куулар А.А. Нанокомпозитные полиуретаны. Междисциплинарная конференция молодых учёных ФИЦ КНЦ СО РАН (КМУ-XXIV): тезисы докладов (Красноярск, 18 апреля 2024 г.). Красноярск: ИФ СО РАН. 2024, 114 с, см. с. 35. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5005675B2 (en) | High solid type anticorrosion paint composition | |
| JP2016522847A (en) | Additives to resin compositions for improving impact strength and flexibility | |
| CN1138611A (en) | Waterborne zinc-rich primer compositions | |
| JP2008247958A (en) | Water-based epoxy resin composition | |
| JP7141317B2 (en) | Anticorrosive paint composition | |
| CA1129587A (en) | Saturated cross-linkable composition | |
| CN113999592A (en) | Waterborne epoxy rusty anticorrosive paint, and preparation method and application thereof | |
| RU2846121C1 (en) | Epoxy composition for powder coatings | |
| Atteya et al. | Optimization of nano and micro filler concentration in epoxy matrix for better mechanical and anticorrosion properties | |
| KR20220144109A (en) | Inside coating composition for drum with high corrosion resistance | |
| JP2640972B2 (en) | Rust prevention paint composition | |
| RU2071494C1 (en) | Composition for coating | |
| RU2237695C1 (en) | Coating composition for concrete surface | |
| RU2825133C1 (en) | Epoxy-urethane powder coating composition | |
| JPS63179973A (en) | Underwater curable coating composition | |
| JPS62106970A (en) | Water-based coating composition | |
| JPS63309566A (en) | Epoxy resin powder coating | |
| RU2233299C2 (en) | Epoxy-perchlorovinyl composition for covers | |
| JPS58109568A (en) | Corrosion-resistant paint composition | |
| RU2833699C1 (en) | Enamel for applying coatings | |
| JP7567278B2 (en) | How to install anti-static non-slip flooring | |
| Skripinets¹ et al. | Epoxy Coating Materials for Transport | |
| RU2780651C1 (en) | Epoxyurethane composition for coatings | |
| KR102635157B1 (en) | Dual coating system | |
| RU2122559C1 (en) | Method of preparing anticorrosion composition |