Адгезионная композиция для антикоррозионных покрытий нефтепроводов

(51) 08 95/00 (2006.01) 23 11/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(сэвилен, СЭВ А) марки 11104-030 - 7-9 госсиполовая смола ОСТ 1-114-73 - 10-15,вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67 (0,6) - 57. Новым в композиции является использование госсиполовой смолы,обеспечивающей стабилизацию полиэтилена за счет содержания госсипола и повышение механических характеристик композиции,и минерального наполнителя вермикулита вспученного,способствующего усилению взаимодействия полимерной матрицы со сталью. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить механические характеристики композиции, адгезионную способность покрытия к стали, расширить спектр применяемых смол для получения полимерных антикоррозионных композиций, снизить расхода дорогих компонентов,улучшить экологическую обстановку при приготовлении композиции и работе с ней.(72) Бимбетова Гульмира Жанкабыловна Сакибаева Сауле Абдразаковна Надиров Казим Садыкович Сакыбаев Берик Абдразакович Надиров Рашид Казимович Сатаев Марат Исакович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет им. М. Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) АДГЕЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НЕФТЕПРОВОДОВ(57) Изобретение относится к адгезионным композициям, используемым для антикоррозионных покрытий нефтепроводов трассового нанесения. Адгезионная композиция состоит из следующих компонентов, масс. полиэтилен низкой плотности Изобретение относится к адгезионным композициям, используемым для антикоррозионных покрытий нефтепроводов трассового нанесения. В настоящее время разработано большое число адгезионных композиций на основе сополимера этилена с винилацетатом (Патент США 4358557 С 08 23/08, 31/04, 93/04, опубл. 09.11.82 г. Патент США 4105611 С 08 93/00, 31/04, 93/04, опубл. 08.08.78 г.). Недостатком их является низкая адгезионная прочность к металлам при сдвиге и отслаивании, а также высокое содержание природных смол (35-55 масс.). Известна адгезионная композиция на основе сополимера этилена с винилацетатом (Патент России 2016040 С 09 123/06, 123/08, опубл. 09.09.91 г.), включающая полиэтилен или сополимер этилена свинилацетатом, слюду молотую и модифицирующую добавку олигомер 2,2,4 триметил-1,2-дигидрохинолина при следующем соотношении компонентов, масс. слюда молотая 1-10,олигомер 2,2,4-триметил-1,2 дигидрохинолина - 0,5-4,0, полиэтилен или сополимер этилена с винилацетатом - остальное. Однако высокая температура поверхности металла, на которую наносится адгезионный слой(для обеспечения высокой адгезионной прочности соединения) ограничивает применимость данной композиции, особенно в полевых условиях. Кроме того, в работе не указано, как повлияет замена более дорогого сэвилена на более дешевый полиэтилен(полностью или частично). Наиболее близкой по составу, назначению, по совокупности признаков к заявленному изобретению является адгезионная композиция(Патент России 2139312 09 123/08, 09 123/08,09 19304, опубл. 10.10.99), принятая за прототип,которая включает сополимер этилена с винилацетатом,канифоль,аминопропилэтоксисилан, в качестве минерального наполнителя слюду и тальк, при следующем соотношении компонентов, масс. сополимер этилена с винилацетатом - 62 - 90, тальк - 1-10, - аминопропилэтоксисилан 1-5, канифоль - 5-20,слюда - 1-3. Недостатком предлагаемой композиции является использование- аминопропилэтоксисилана - как модифицирующей добавки и армирующего наполнителя. Армирующие наполнители являются несущим элементом структуры, вследствие чего определяют, как механические характеристики композиции, так и выбор способа переработки. Для каждого типа связующего(эпоксидные,полиэфирные, фенолоформальдегидные и т.д.) можно подобрать индивидуальный аппретирующий состав, позволяющий получить максимальные адгезионные характеристики. Механические характеристики и технологические свойства композиции зависят от структурного состава армирующего наполнителя. В случае использования аминопропилэтоксисилана, как модифицирующей добавки смешение мицерального наполнителя с полимерной матрицей усиливает взаимодействие полимерной матрицы с наполнителем, приводит к 2 образованию водородных связей, способных взаимодействовать с металлами и термопластами,при этом возрастает адгезия, однако снижаются механические характеристики, например, ударная прочность, стойкость к растрескиванию под напряжением. Кроме того, аминопропилэтоксисилан в условиях производства используется при нагревании, поэтому, несмотря на низкую упругость паров, возможно его попадание в организм работающих через органы дыхания. Аминопропилэтоксисилан обладает кумулятивными свойствами и при длительном воздействии небольших концентраций может быть причиной хронических отравлений. Цель изобретения - повышение механических характеристик композиции,адгезионной способности покрытия к стали, расширение спектра применяемых смол для получения полимерных антикоррозионных композиций, снижение расхода дорогих компонентов, улучшение экологической обстановки при приготовлении композиции и работе с ней. Технический результат, который достигается при осуществлении изобретения, состоит в повышении механических характеристик композиции,адгезионной способности покрытия к стали, а также в расширении спектра применяемых смол для получения полимерных антикоррозионных композиций,снижении расхода дорогих компонентов, улучшении экологической обстановки при приготовлении композиции и работе с ней. Применение предлагаемого изобретения в противокоррозионных покрытиях позволяет повысить надежность соединения изолирующего полимера и изолируемого металлического материала, благодаря высоким адгезионным свойствам композиции при достаточно низкой температуре нагрева металлического материала (120- 140 С). Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что адгезионная композиция для антикоррозионных покрытий нефтепроводов, включающая сополимер этилена с винилацетатом и минеральный наполнитель, согласно изобретению в качестве минерального наполнителя содержит вермикулит вспученный, и дополнительно полиэтилен и госсиполовую смолу при следующем соотношении компонентов, масс. полиэтилен низкой плотности-5-7. Новым в композиции является использование госсиполовой смолы,обеспечивающей стабилизацию полиэтилена за счет содержания госсипола и повышение механических характеристик композиции,и минерального наполнителя вермикулита вспученного,способствующего усилению взаимодействия полимерной матрицы со сталью. Также, по сравнению с прототипом, содержание более дорогого компонента - с эвилена (СЭВА) марки 11104-030 снижено с 62- 90 масс.до 7-9. В следствии этого химическое строение госсипола предопределяет его активность как синергетика. Основное понятие синергетики - определение структуры как состояния, возникающего в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа,а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне,нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния. Синергетическое действие госсипола обусловлено присутствием четырех гидроксильных групп в положении 6,6 и 7,7. Альдегидные группы в молекуле госсипола усиливают этот эффект. Приготовление композиции осуществляется следующим образом. Смешение ведут в экструдере при нагревании до 110-120 С, куда первоначально подают расплавленные полиэтилен(был использован низкомолекулярный дешевый полиэтилен Шурганского газо-химического комплекса, в котором отсутствовал стабилизатор),сэвилен марки 11104-030, затем добавляют вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67 игоссиполовую смолу по ОСТ 1-114-73. По мере продвижения композиции к зоне выгрузки экструдера происходит ее смешение. После получения гомогенной смеси происходит ее выгрузка из экструдера. В таблице 1 приведены конкретные количественные примеры приготовления композиции,примеры 1-3 соответствуют заявляемым оптимальным условиям,примеры 4 и 5 характеризуют запредельные условия. Таблица 1 Примеры состава композиции Высокие технические характеристики заявляемой композиции можно объяснить за счет возникновения синергетического эффекта между госсиполовой смолой и вермикулитом вспученным,т.к. по отдельности эти компоненты композиции дают минимальный эффект, равно как и применение других минеральных наполнителей, типа талька,слюды прототипа. Известно, что один из способов повышения эффективности действия компонентов связан с явлением синергизма, при котором смесь двух или более соединений при заданной суммарной концентрации влияет на процесс дольше или изменяет его скорость сильнее, чем каждый из комдонентов смеси, взятый в отдельности, в концентрации, равной сумме концентраций смеси. Поверхность вермикулита имеет повышенную дефектность, и это предопределяет наличие активных центров на поверхности наполнителя,способных к образованию физических связей типа водородных с полимерной матрицей полиэтиленСЭВА. Таким образом, вермикулит упрочняет композицию, повышает ее теплостойкость. Госсиполовая смола это однородная вязкотекучая масса от темно- коричневого до черного цвета. В госсиполовой смоле содержится от 52 до 64 сырых ЖК и их производных, остальная часть - продукты конденсации и полимеризации госсипола и его превращений. Существование госсипола в виде трех таутомерных форм - нафтилальдегидной,или основной,нафталонкарбинольной и нафталин-лактольной(Глушенкова А. И., Назарова И. П. Госсипол, его производные и их использование.- Ташкент Фам,1993. с.178) - предполагает образование не менее 4 внутримолекулярных циклов двух пяти - членных ОНОН (1.1) и двух шестичленных ОНОС (2,2). Номер примера и состав, масс 1 2 3 4 5 полиэтилен низкой плотности 69 73 78 60 85 сэвилен 9 8 7 11 5 госсиполовая смола 15 13 10 17 8 вермикулит вспученный 7 6 5 12 2 В таблице 2 приведены свойства полученных композиций, нанесенных на стальные трубы диаметром 820 мм (марка стали СТ 17 Г 1 С(К-52), ГОСТ 20295-85), проверенные в условиях повышенной влажности в сильнокислых средах. Таблица 2 Данные испытаний Основные показатели свойств покрытий 1. Исходная адгезия к стали,кг/см, при температурах испытаний 205 С 603 С 2. Адгезия покрытия к стали, кг/см, после 1000 ч. 17 испытаний в воде при Норма по техническим требованиям (ГОСТ Р 51 164) Основные показатели свойств покрытий температурах 205 С 403 С 603 С 3. Площадь катодного отслаивания, см 2, после испытаний при температурах 205 С 4. Ударная прочность,Дж/мм толщины покрытия,при 20 С 5. Стойкость к растрескиванию под напряжением, час 6. Коррозионная стойкость Норма по техническим требованиям (ГОСТ Р 51 164) Оптимальное соотношение компонентов наблюдается для состава 3, при этом допустимы изменения концентраций в заявленных пределах(пример 1 и 2). При повышении содержания сэвилена выше 9 масс. и понижении меньше 7 масс. снижаются все показатели. При повышении содержания госсиполовой смолы выше 15 снижает все прочностные свойства композиции, кроме того композиция долгое время не отвердевает, а снижение менее 10 значительно уменьшает адгезию и температуру хрупкости. Повышение содержания вермикулита более 7 снижает температуру хрупкости,а уменьшение концентрации ниже 5 снижает адгезию к металлу и коррозионную стойкость. В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения существенные отличия, так как заявляемое техническое решение имеет, кроме известных существенных признаков, новые существенные признаки, что обеспечивает проявление у состава лучших по сравнению с известными техническими решениями характеристик. Использование госсиполовой смолы и вермикулита для обеспечения синергетического эффекта для улучшения свойств аналогичных адгезионных составов ранее в литературе не описано. Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить эффективную защиту нефтепроводов,которые эксплуатируются в условиях большой влажности, при этом разработанная композиция обеспечивает использование дешевого местного сырья (в том числе отходов, ухудшающих экологическую обстановку) с одновременным повышением механических характеристик,коррозионной стойкости и адгезионной способности полученного покрытия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Адгезионная композиция для антикоррозионных покрытий нефтепроводов, включающая сополимер этилена с винилацетатом и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве минерального наполнителя вермикулит вспученный, и дополнительно полиэтилен и госсиполовую смолу при следующем соотношении компонентов, масс. полиэтилен низкой плотности - 69-78,сополимер этилена с винилацетатом -7-9 госсиполовая смола - 10-15,вермикулит вспученный - 5-7.