ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2301241

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО, ОГНЕСТОЙКОГО И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ ЕЕ

Имя изобретателя: Беляев Виталий Степанович
Имя патентообладателя: Беляев Виталий Степанович
Адрес для переписки: 620135, г.Екатеринбург, ул. Шефская, 91, корп.3, кв.64, В.С. Беляеву
Дата начала действия патента: 2005.07.13

Изобретение относится к получению антикоррозионной, огнестойкой и теплоизоляционной композиции, используемой в нефте-, газодобывающей, нефтехимической промышленности, в коммунальном хозяйстве и в других областях, где требуется защита поверхностей от коррозии, теплозащита и защита от воспламенения, а также к применению композиции в качестве защитного покрытия для металла, бетона и, в частности, для защиты трубопроводов, эксплуатирующихся в районах вечной мерзлоты, под водой и при больших перепадах температур и давлений внутри и вне трубопроводов. Композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.ч: 5-95 эпоксидной смолы, 3-65 отвердителя, 5-95 смеси полых микросфер, 0-20 целевых вспомогательных добавок. Полые микросферы выбирают из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные микросферы или используют их смеси. Микросферы берут в пределах от 10 до 500 мкм с насыпной плотностью в пределах от 650 до 50 кг/м3. Изобретение позволяет повысить коррозионную стойкость, огнестойкость и теплоизоляционную стойкость.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области получения защитных покрытий, в частности к получению антикоррозионных покрытий с повышенной огнестойкостью и теплоизоляционными свойствами на таких поверхностях как металл, бетон и, в частности, для защиты трубопроводов, эксплуатирующихся в районах вечной мерзлоты, под водой и при больших перепадах температур и давлений внутри и вне трубопроводов, и может быть также использовано в нефте-, газодобывающей, нефтехимической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве и в других областях, где требуется защита поверхностей от коррозии, теплозащита и защита от воспламенения.

Известно антикоррозионное покрытие трубопровода, содержащее эпоксидное покрытие, связанное с трубой, и выставленную термопластичную ленту, порывающую эпоксидное покрытие и закрепленную на нем при помощи клея; эпоксидное покрытие имеет толщину 0,05-0,25 мм, а само антикоррозионное покрытие имеет толщину 0,15-1-27 мм (SU 1165242, 30.06.1985). Однако покрытие получают по достаточно сложной технологии, и оно не обеспечивает необходимые теплозащиту и огнезащиту поверхностям.

Известна теплоизоляционная смесь, используемая для изготовления теплоизоляционных плит, включающая органическое связующее (фенолформальдегидная смола, меламиноформальдегидная смола, мочевиноформальдегидная смола) и полые микросферы - продукт гравитационной сепарации летучих зол ТЭЦ с содержанием 40-60 вес.% двуокиси кремния (SU 865119, 15.09.1981). Получаемый материал имеет хорошие теплоизоляционные свойства, но не предназначен для получения покрытий как таковых с необходимой огнестойкостью и коррозионностойкостью.

Известна самозатухающая полимерная композиция, включающая эпоксидную смолу, отвердитель олигоамидоамин, аммоний фосфорнокислый, порошок отвержденной фенолформальдегидной смолы и полые стеклянные микросферы (RU 2220990, 10.01.2004). Однако данная композиция не обеспечивает необходимых теплоизоляционных свойств и не предназначена для получения покрытия, а используется для заполнения участков сотовых конструкций в авиационной технике.

Известна композиция для получения теплогидроизоляционных покрытий трубопроводов, включающая эпоксидное связующее, отвердитель - полиэтиленполиамин, пластификатор стеклянные микросферы диаметром 200-300 микрон и полиизобутилен (RU 93052300, заявка 20.07.1996).

Известная композиция имеет повышенные теплоизоляционные свойства, высокую механическую прочность и водонепроницаемость, однако имеющиеся ее свойства на сегодняшний день не полностью удовлетворяют повышенные требования к таким покрытиям.

Известна полимерная композиция, используемая в качестве шпаклевки, клеев, уплотнений и покрытий, включающая полимер (полиэфирные смолы, ПВА, акрилаты, эпоксидные смолы, виниловые, каучук, полиуретан, кремнийорганические смолы), отвердитель и полые микросферы из силиката или органического полимера с диаметром 20-500 мк, а также различные вспомогательные добавка (целевые) (SU 869561, 30.09.1981). При этом один из компонентов - полимер или отвердитель - инкапсулирован. Известная композиция является тиксотропной, обладает повышенной жизнеспособностью, но не предназначена для использования ее для получения покрытия с высокими огнестойкостью, теплоизоляционными свойствами и антикоррозионными свойствами. Данная композиция по технической сущности является наиболее близкой к заявленной группе изобретения.

Технической задачей заявленной группы изобретения является получение многофункционального покрытия, выполняющего одновременно функции теплоизоляционного, огнестойкого покрытия с повышенной коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах.

Поставленная техническая задача достигается тем, что композиция для покрытия, включающая в качестве связующего эпоксидную смолу, отвердитель, полые микросферы и при необходимости вспомогательные целевые добавки, содержит в качестве полых микросфер смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в пределах от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью в пределах от 650 до 50 кг/м3 , выбранных из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная смола 5-95
Отвердитель 3-65
Вышеуказанная смесь полых микросфер 5-95
Вспомогательные целевые добавки 0-20

Поставленная техническая задача достигается также и применением данной заявленной композиции в качестве покрытия многофункционального (огнезащитного, теплоизоляционного и антикоррозионного) для защиты трубопроводов.

В заявленной композиции возможно использование различных эпоксидных смол, а именно эпоксидно-диановых смол марок ЭД-20, ЭД-6 и др, эпоксиноволачных смол, эпоксирезольных смол, эпоксиэфирных смол (модифицированных растительными маслами), циклоалифатических эпоксидных смол, например УП-632 и др.

В качестве отвердителя используют различные отвердители, традиционно используемые для эпоксидных смол (отвердители холодного и горячего отверждения), в частности отвердители аминного типа (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин и др.), полиамидные отвердители (низкомолекулярные полиамины марок ПО-200, ПО-300 и др.), олигоамидоамины, имидазольные отвердители, аминофенольные отвердители и др. Выбор отвердителя зависит от типа используемой эпоксидной смолы. Композиция дополнительно при необходимости может содержать различные катализаторы отверждения для эпоксидных смол как целевые добавки; в качестве других целевых добавок композиция может содержать пластификаторы, пигменты, наполнители и прочие целевые добавки для усиления тех или иных свойств покрытия.

Для получения покрытия с наименьшим объемом свободного пространства между микросферами и, как следствие этого, с высокими теплозащитными и огнезащитными свойствами, а также коррозионной стойкостью (водонепроницаемость) необходимо использовать смеси полых микросфер (стеклянные, керамические, полимерные, зольные /техногенные/) с разными размерами (радиусами) в пределах от 10 до 500 микрометров и различающиеся по плотности в пределах от 650 до 50 кг/м3. При использовании микросфер с близкими, но не такими размерами и др. характеристиками степень заполнения пространств будет ниже, а следовательно, и свойства хуже.

Полые микросферы из стекла, керамики, полимеров главным образом получают путем введения порообразователей в основной материал, последующего их измельчения и нагревания для вспенивания порообразователя. Например, полые микросферы получают путем пропускания мелких частиц, содержащих порофор, через высокотемпературную зону; частицы плавятся или размягчаются в горячей зоне. А газообразователь формирует полость внутри частиц, расширяя их. При охлаждении сферы на воздухе ее стенки затвердевают. Либо их получают методом вспенивания стеклянных (или керамических) частиц в пламени горелки и т.д. В качестве полых микросфер взаявленной композиции используют, например, микросферы типа Глас бабез, типа Микробаллон, глобумит, сферолит. Керамические микросферы тоже получают путем сжигания природных материалов и вспенивания.

Полимерные микросферы полые получают, как правило, либо суспензионной полимеризацией мономеров с добавлением порообразователей (порофор, инертные газы, низкокипящие углеводороды), либо путем физического или химического вспенивания уже готовых полимеров в виде измельченных частиц. В качестве полых полимерных микросфер композиция по изобретению содержит, например, полистирольные микросферы полые на основе фенолоформальдегидных смл, силиконовые и др.

Композицию по изобретению получают тщательным перемешиванием связующего (эпоксидной смолы) с микросферами (смесью их) и последующего введения отвердителя соответствующего (перед использованием ее). Если композиция содержит какие-либо другие вспомогательные добавки, то их вводят или совместно с микросферами или после, но до введения отверждающих добавок.

В нижеследующей таблице представлены примеры композиции по изобретению и основные свойства покрытий.

Таблица
Наименование компонентов Соотношения компонентов в мас.ч. по примерам
1 2 3 4 5 6
1. Эпоксидная смола диановая ЭД-20 5,0 95,0 50,0 95,0 10,0 20,0
2. Отвердитель - полиэтиленполиамин 3,0 65,0 30,0 50,0 6,0 10,0
3. Полые микросферы (смесь)            
- смесь стеклянных микросфер 95,0 - 50,0 - - 30,0
- с размером 35 мкм и плотностью 650 кг/м 3 40,0 - 20,0 - - 10,0
- с размером 100 мкм и плотностью 150 кг/м 3 48,0 - 10,0 - - 10,0
- с размером 200 мкм и плотностью 70 кг/м 3 7,0 - 20,0 - - 10,0
- смесь полимерных микросфер: (полистирольные) - 5,0 - 30,0 20,0 -
- с размером 10 мкм и плотность 650 кг/м3 - 1,0 - 10,0 2,5 -
- с размером 500 мкм и плотность 50 кг/м3 - 0,5 - 10,0 15,0 -
- с размером 50 мкм и плотность 400 кг/м3 - 3,5 - 10,0 2,5 -
Свойства:  
Механическая прочность: Разрушающее напряжение при сжатии
При 20°С, МПа
Водопроницаемость, непроницаемо для воды
Теплозащитные свойства не разрушается при воздействии температур порядка 500-1000 С в течении длительного воздействия
Группа горючести не горючее
Адгезия к подложке, балл 1 1 1 1 1
Коррозийная стойкость:  
- в солевых растворах не разрушается при длительном воздействии
- стойкость к воздействию
нефтепродуктов не разрушается в течение длительного времени

Таким образом покрытия получаемые из композиции по изобретению обладают достаточно высокими свойствами, совмещая одновременно хорошие теплоизоляционные свойства, огнезащитные свойства и антикоррозионные свойства, что позволяет с успехом применять ее для защиты трубопроводов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Композиция для получения антикоррозионного, огнестойкого и теплоизоляционного покрытия, включающая эпоксидную смолу, отвердитель и полые микросферы, а также при необходимости вспомогательные целевые добавки, отличающаяся тем, что она содержит смесь полых микросфер, различающихся друг от друга размерами в пределах от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью в пределах от 650 до 50 кг/м, выбранные из группы, включающей стеклянные полые микросферы, керамические полые микросферы, полимерные полые микросферы, техногенные полые микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Эпоксидная смола 5-95
Отвердитель 3-65
Вышеуказанная смесь полых микросфер 5-95
Целевые вспомогательные добавки 0-20

2. Применение композиции по п.1 в качестве антикоррозионного, огнезащитного и теплоизоляционного покрытия для трубопроводов.

Версия для печати


вверх