СОСТАВ ДЛЯ АНТИАДГЕЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1995 года по МПК B29C33/62 

Изобретение относится к органической химии, в частности к антиадгезионным покрытиям на основе водных дисперсий фторопластов, и может быть использовано в химической, машиностроительной и пищевой промышленности, например, при производстве металлоизделий с антипригар- ным покрытием.

Известен состав для антиадгезионного покрытия, содержащий 25-95% фторуглеродного полимера (политетрафторэтилена), 5-7% другого полимера (акриловые и метакриловые смолы), поверхностно-активные вещества (триэтаноламин, олеиновая кислота, толуол, бутилкарбитол) и воду.

Максимальная толщина покрытия, получаемая из данного состава, составляет 25 мкм (см. п. США N 4118537, кл. B 32 B 27/00, 1978).

Недостатками известного состава для покрытия являются невозможность получения однослойного покрытия (покрытия, получаемого в один прием) толщиной более 25 мкм, обусловленная его растрескиванием; прекращение жизнеспособности состава для покрытия при измельчении температуры окружающей среды за пределами интервала 5-30^оС, вследствие нарушения однородности состава.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является состав для антиадгезионного покрытия, включающий фторуглеродный полимер (тонкодисперсный политетрафторэтилен или сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в количестве 19,50-35,00 мас.) оксиэтилированный алкилфенол (0,50-3,95 мас.), органический растворитель (0,04-5,00 мас.), аммонийную соль, фторированной кислоты (0,18-1,00 мас.), сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом (15,00-85,50 мас.) и воду (остальное) [1]
Недостатки указанного состава для покрытия следующие: низкая практическая толщина получаемого однослойного покрытия (L 32 мкм), обусловленная его разрушением, вследствие усадки, прекращение жизнеспособности при изменении температуры среды за пределы интервала 5-30^оС из-за необратимых изменений однородности состава, т.е. коагуляции.

Целью изобретения является сохранение жизнеспособности состава при изменении температуры среды в пределах 40^оС и повышение критической толщины получаемого однослойного покрытия (т.е. покрытия, получаемого в один прием).

Поставленная цель достигается тем, что известный состав для покрытия, включающий фторуглеродный полимер, оксиэтилированный алкилфенол, аммонийную соль фторированной кислоты с числом углеродных атомов С₆-С₁₂ и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит многоатомный спирт с числом углеродных атомов С₂-С₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

Фторуглеродный полимер 45,00-65,00 Оксиэтилирован- ный алкилфенол 2,00-7,00 Аммонийная соль фторированной кислоты 0,15-01,10 Многоатомный спирт 2,00-7,00 Вода Остальное.

Содержание в составе многоатомных спиртов, проявляющих свойства антикоагулянта, способствует сохранению однородности структуры состава как при повышении температуры более 30^оС, так и при его замораживании (температуры ниже 5^оС) и размораживании за счет пространственной ориентации молекул состава. При этом обеспечивается возможность получения покрытия в один прием толщиной 52 мкм. Следует отметить, что при О^оС состав замерзает, аналогично водным составам без многоатомных спиртов, но после размораживания сохраняет свои свойства (однородность структуры не изменяется). Кроме того, в процессе фторирования покрытия спирты полностью разлагаются на углекислый газ и воду и выводятся из покрытия.

Заявляемое соотношение компонентов состава для покрытия необходимо и достаточно для достижения поставленной цели.

При уменьшении количества многоатомных спиртов в составе для покрытия менее 2,00 мас. жизнеспособность состава не сохраняется в случае изменения температуры в пределах 5-30^оС из-за его коагуляции. Одновременно резко снижается критическая толщина формируемого покрытия вследствие нарушения пространст- венной ориентации молекул состава.

Содержание в составе для покрытия многоатомных спиртов в количестве более 7,0 мас. нецелесообразно, т.к. формируемое покрытие теряет качество в результате образования пористой структуры.

Заявляемое техническое решение на основании сравнения с известными решениями и решением, взятым за прототип, обладает существенными отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия".

Для раскрытия существа изобретения и обоснования заявляемых предметов соотношения компонентов состава для покрытия в лабораторных условиях научно-производственного предприятия "Паллада" осуществлялось его приготовление и исследование, а также формирование антипригарных покрытий и их испытание.

В процессе приготовления состава для покрытия использовались вещества, выпускаемые на отечественных предприятиях химической промышленности, а именно фторуглеродный полимер водная дисперсия политетрафторэтилена марки Ф-4Д (ТУ 6-05-1246-81), содержащая компоненты, мас.

Тонкодисперсный политетрафторэтилен 45,00-65,00
(размер частиц
0,06-0,4 мкм)
Оксиэтилированный
алкилфенол марок ОП-7, ОП-10 2,00-7,00
Аммонийная соль фто-
рированной кислоты с
числом углеродных ато- мов С₆-С₁₂ 0,15-01,10 Вода Остальное.

(интервалы приведены для ряда дисперсий)
дистиллированная вода (ГОСТ 6709-72),
глицерин (ГОСТ 6823-77), диэтиленгликоль (ГОСТ).

П р и м е р 1. Состав для покрытия готовили следующим образом.

В 100 мл суспензии фторуглеродного полимера, содержащего 55,0 мас. тонкодисперсного политетрафторэтилена, 4,50 мас. оксиэтилированного алкилфенола, 0,50 мас. аммонийной соли фторированной кислоты и 36,80 мас. дистиллированной воды, вводят 4,2-(4,20 мас.) глицерина. Смесь перемешивают при скорости не более 30 об/мин в течение 80 мин. Полученный состав фильтруют через капроновую ткань (артикул 56003).

Затем 1/4 ч состава испытывают на жизнеспособность следующим образом. Состав помещают в термостат и выдерживают при заданной температуре (от 50 до -50^оС через интервал 10^оС) в течение 5 ч. После этого состава выдерживают при комнатной температуре (20^оС) в течение 10 ч и визуально изучают однородность структуры. В том случае, когда в составе после термостатирования не происходила коагуляция (сохранялась однородность), его дополнительно испытывают на способность к образованию качественного покрытия так же, как описано ниже.

Оставшейся частью (3/4) состава покрывают сковороды из алюминия (марки АД-О), сушат изделия при 90^оС в течение 7 мин, после чего спекают покрытие при 700^оС в течение 7 мин. Затем оценивают качество сформованного покрытия по ГОСТ 17151-82.

В условиях, аналогичных примеру 1, осуществляют приготовление состава для покрытия в примерах 2-5, причем 1-3 соотношения компонентов лежат в защищаемых пределах, а в примерах 4-5 выходят за эти пределы. Следует отметить, что в качестве фторуглеродного полимера может быть использован сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, а в качестве оксиэтилированного алкилфенола дивинилбензол.

Для сравнения осуществляют приготовление состава для покрытия по известному техническому решению, взятому за прототип (см. ат.с. СССР N 1134580), формируют покрытия и испытывают свойства состава и покрытия так же, как описано в примере 1 (см. пример 6).

Составы покрытий, а также результаты их исследований и испытаний полученных покрытий приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров и результатов испытаний жизнеспособность заявляемого состава для покрытий сохраняется при изменении допустимой температуры среды (от -40 до +40^оС) при этом критическая толщина формируемого однослойного покрытия увеличивается в 1,5 раза (до величины 52 мкм) см. пример 1-3.

При уменьшении количества глицерина в составе менее 2,0 мас. жизнеспособность состава не сохраняется в случае изменения допустимой температуры среды, из-за его коагуляции. Одновременно резко снижается критическая толщина формируемого покрытия (до 30 мкм), вследствие нарушения пространственной ориентации молекул состава (см. пример 4).

Содержание в составе для покрытия глицерина в количестве более 7,0 мас. целесообразно, т.к. формируемое покрытие приобретает пористую структуру (см. пример 5).

Использование заявляемого состава для покрытия по сравнению с известным составом, взятым за прототип (а.с. СССР N 1134580), имеет следующие преимущества:
сохранение жизнеспособности состава при изменении допустимой температуры среды; повышение критической толщины покрытия, формируемого в один прием; снижение брака за счет возможности формирования более толстого слоя покрытия; повышение производительности за счет устранения необходимости нанесения покрытия заданной толщины в несколько приемов;
возможность формирования покрытия с повышенными санитарно-гигиеническими свойствами за счет использования в составе только одного фторуглеродного полимера (например, политетрафторэтилена), более термически и химически стойкого, чем сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом; обеспечение возможности транспортировки состава в любое время года в неотапливаемом транспорте и хранение его в любых складских помещениях; сокращение расходных коэффициентов; уменьшение количества выделяемых канцерогенных веществ при формировании покрытия и обеспечение экологически чистого процесса его получения за счет исключения необходимости использования в составе органических растворителей.

Использование: в химической, машиностроительной и пищевой промышленности, в частности при производстве металлоизделий с антипригарным покрытием. Сущность изобретения: состав для покрытия содержит фтороуглеродный полимер, оксиэтилированный алкилфенол, аммонийную соль фторированной кислоты с числом углеродных атомов C₆-C₁₂ многоатомный спирт с числом углеродных атомов C₂-C₃ и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторуглеродный полимер 45,00 - 65,00; оксиэтилированный алкилфенол 2,00 - 7,00; многоатомный спирт 2,00 - 7,00; аммонийная соль фторированной кислоты 0,15 - 1,10; вода остальное. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ АНТИАДГЕЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ, включающий фторуглеродный полимер, оксиэтилированный алкилфенол, аммонийную соль фторированной кислоты с числом углеродных атомов C₆ C₁₂ и воду, отличающийся тем, что, с целью сохранения жизнеспособности состава при изменении температуры среды в пределах ± 40^oС и повышения критической толщины получаемого однослойного покрытия, состав дополнительно содержит многоатомные спирты с числом углеродных атомов C₂ C₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

Фторуглеродный полимер 45 65
Оксиэтилированный алкилфенол 2 7
Аммонийная соль фторированной кислоты 0,15 1,00
Многоатомные спирты 2 7
Вода Остальное