КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1995 года по МПК C09D127/18 

Изобретение относится к фторопластовым покрытиям и футеровок, получаемым на основе дисперсий фторуглеродных полимеров (политетрафторэтилен, сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и др.), стабилизированных поверхностно-активными веществами и эмульгаторами, которые могут использоваться в качестве антиадгезионных, антифрикционных, электроизоляционных, антикоррозионных покрытий в различных областях техники: текстильная, бумажная, пищевая промышленность, машино- и аппаратостроение, а также для покрытия изделий бытового назначения.

Известна композиция для антифрикционного покрытия, содержащая политетрафторэтилен, оксалат кадмия и кадмий. Покрытие, формируемое на основе указанной композиции, имеет невысокие показатели по твердости и прочности на разрыв, износостойкости (5,8 кг/мм², 115,6 кгс/см², 52 мг) [1].

Известна композиция для покрытий, содержащая политетрафторэтилен соль карбоновой или многоосновной оксикарбоновой кислоты с Mg, Ca, Zn, Al, Fe, например, цитрат железа [2].

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является композиция для антиадгезионного покрытия, содержащая фторуглеродный полимер (25-95% ), оксиэтилированный алкилфенол (поверхностно-активное вещество), жидкий носитель (вода, спирты, кетоны), красящее вещество (соединения кобальта, железа, висмута, церия и марганца в количестве 2-75%), а также полимер этиленненасыщенных мономеров, деполимеризующихся при спекании, добавки агентов текучести, пластификаторов и коалесцирующих агентов [3].

Основным недостатком этого состава являются низкие практические физико-механические показатели покрытия, формируемого на его основе: прочность пленки на разрыв (124,0 кгс/см²), твердость (6,0 кг/мм²), степень износа (45 мг), что вызывает быстрый износ покрытия и необходимость частого многократного нанесения.

Целью изобретения является повышение твердости, износостойкости, прочности на разрыв фторопластовых покрытий и пленок на их основе.

Цель изобретения достигается тем, что композиция для покрытия, включающая тонкодисперсный политетрафторэтилен или сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, оксиэтилированный алкилфенол, красящее вещество, органический растворитель и воду, дополнительно содержит формиаты и ацетаты хрома (III), марганца (II), никеля (II), с меди (II) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тонкодисперсный политет-
рафторэтилен или сополи-
мер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом 25,0-60,0
Оксиэтилированный алкил- фенол 1,0-5,5 Красящее вещество 3,0-10,0 Органический растворитель 0,5-8,0
Формиаты и ацетаты
хрома (III), марганца (II),
никеля (II), меди (II) 0,4-14,7
Вода Остальное
В качестве оксиэтилированного алкилфенола используют, например, оксиэтилированный алкилфенол с 6-7 звеньями окиси этилена (ОП-7) или с 10-12 звеньями окиси этилена (ОП-10).

В качестве красящего вещества используют любые дисперсные пигменты, например слюда, флогопитовая, мусковитная модифицированная, фракция 10-40 мкм и, например, диоксид титана, оксида железа, сажа, оксид хрома и др.

В качестве органического растворителя используют спирты: этиленгликоль (Т_кип. = 197,6^оС), диэтиленгликоль (Т_кип=245^оС), глицерин (Т_кип.=290^оС) или эфиры этиленгликоля (метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый), монометилцеллозольв (Т_кип= 124,5^оС), этилцеллюлозольв (Т_кип=135,6^оС), бутилцеллозольв (Т_кип.=231,2^оС).

В качестве соли используют формиаты (соли муравьиной кислоты), например Ni(HCOO₂) ^.2H₂O, C₂(OH)(HCOO)₂; ацетаты (соли уксусной кислоты), например - Ca(CH₃COO)₂^. H₂O, C₂(CH₃COO)₃^. H₂O, Mn(CH₃COO)₂^.4H₂O, Ni(CH₃COO)₂^. 4H₂O, Cu(CH₃COO)₂^. H₂O.

Композицию готовят следующим образом. В емкость, снабженную пропеллерной мешалкой, помещают водную дисперсию политетрафторэтилена (или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом) с концентрацией 50-65%, добавляют органический растворитель и красящее вещество. Содержимое емкости перемешивают со скоростью мешалки 100 об/мин до полной гомогенизации состава. Затем добавляют расчетное количество насыщенного раствора соли карбоновой кислоты и дополнительно перемешивают при скорости мешалки 30 об/мин в течение 1-2 мин.

Композицию наносят на подложку методом окунания, полива или пульверизации при рабочем давлении 1,8-2,5 атм.

Для изучения свойств покрытия композицию наносят на алюминиевые пластины (марка алюминия АМЦ) размеров 100 х 100 мм, для определения прочности пленок при растяжении композицию наносили на алюминиевую фольгу, а затем получали свободные пленки, путем растворения подложки в щелочном растворе.

Примеры составов композиции для покрытия по изобретению приведены в табл. 1 (образцы 1-5), а свойства покрытий на их основе в сравнении с известной композицией - в табл. 2 (образец 6).

Определение твердости производили на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентор 10 и 50 г. Предел прочности при растяжении и относительное удлинение образцов пленок определяли на разрывной машине МИ-1М по схеме вал частичный с чистотой поверхности трения по 4-5 классу. Режим трения: нагрузка - 1,000 кг, продолжительность - 1000 циклов.

Физико-механические показатели покрытий и пленок определены при выборке образцов не менее десяти.

Из табл. 2 видно, что композиция по изобретению позволяет формировать фторполимерные покрытия, имеющие более высокие физико-механические характеристики в сравнении с известными, поскольку при термообработке (400-450^оС) в процессе формирования покрытия происходит разложение солевого компонента композиции с образованием прочной трехмерной пространственной структуры оксидов металлов, образующих при этом полимерные структуры.

Значение таких надмолекулярных структур особенно велико для кристаллизующихся полимеров, каковым является, например, политетрафторэтилен, в которых они играют роль зародышей рекристаллизации в процессе механической деформации. Этим объясняется разница в свойствах пленок - 10-кратное увеличение относительного удлинения при растяжении пленок на основе предлагаемой композиции в сравнении с прототипом (п. 3 табл. 2).

Использование изобретения обеспечивает следующие преимущества:
позволяет получать фторполимерные покрытия, имеющие:
в 1,5 раза повышенные показатели твердости;
в 1,5-2,0 раза более высокие значения предела прочности пленки при растяжении;
в 3,0 раза повышенные показатели по износостойкости;
позволяет осуществлять технологический процесс формирования покрытий без выделения высокотоксичных выбросов, т.к. разложение солей карбоновых кислот при этом (формиатов, ацетатов), происходит с образованием углекислого газа и воды.

Использование: для получения антиадгезионных антифрикционных, электроизоляционных, антикоррозионных покрытий в различных областях техники. Сущность изобретения: композиция для покрытий содержит тонкодисперсный политетрафторэтилен или сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом 25-60% оксиэтилированный алкилфенол 1,0-5,5%, органический растворитель 0,5-8,0% , красящее вещество 3-10%, формиаты и ацетаты хрома /III/, марганца / II/, кобальта /II/, меди /II/, никеля /II/ 0,40-14,7%, вода остальное. В емкость, снабженную пропеллерной мешалкой, помещают водную дисперсию политетрафторэтилена /или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом/ с концентрацией 50-65%, добавляют органический растворитель и красящее вещество, смесь и перемешивают со скоростью мешалки 100 об/мин до полной гомогенизации. Затем добавляют расчетное количество насыщенного раствора формиата или ацетата и дополнительно перемешивают при скорости мешалки 30 об/мин в течение 1-2 мин. Характеристики покрытия: микротвердость 8,4 кг/мм², предел прочности при растяжении 170,6 кгс/см² относительное удлинение 260%, степень износа 8,4 мг, толщина однослойного покрытия 43 мкм. 2 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ, включающая тонкодисперсный политетрафторэтилен или сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, оксиэтилированный алкилфенол, красящее вещество, органический растворитель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формиаты и ацетаты хрома (III), марганца (II), никеля (II), меди (II) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тонкодисперсный политетрафторэтилен или сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом - 25 - 60
Оксиэтилированный алкилфенол - 1,0 - 5,5
Органический растворитель - 0,5 - 8,0
Красящее вещество - 3,0 - 10,0
Формиаты и ацетаты хрома (III), марганца (II),
кобальта (II), меди (II), никеля (II) - 0,4 - 14,7
Вода - Остальное