КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1995 года по МПК C09D127/18 C09D5/03 

Изобретение относится к композициям для порошковых полимерных покрытий на основе фторопластов, в частности сополимера тетрафторэтилена с гекскафторпропиленом, для получения антиадгезионных термо- и износостойких покрытий на рабочих поверхностях технологического оборудования и инвентаря, кухонной утвари, а также труб и транспортеров пищевой и химической промышленности. Изобретение может быть использовано для получения антиадгезионных противопригарных покрытий формующего оборудования при производстве пищевых продуктов и полуфабрикатов в кондитерской, хлебопекарной, мясо- и рыбоперерабатывающей промышленности, а также в аналогичных процессах пищевой технологии, включающих тепловую обработку пищевого сырья, в состав которого входят белковые, углеводные и др. компоненты, обусловливающие налипание и последующее пригорание сырья на теплообменных поверхностях.

Для порошкового напыления фторопластов при получении защитных покрытий различного назначения широко применяются чистые сополимеры с перфторированными мономерами, в частности сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Покрытия на основе данных известных материалов обладают высокой химической стойкостью, антиадгезионным эффектом, однако физико-механические свойства их недостаточно высоки [1]
Увеличение физико-механических свойств, в частности, покрытий на основе порошков фторопласта может быть достигнуто введением неорганических наполнителей. Известными наполнителями при получении таких композиций являются металлические порошки, неорганические соли металлов и их окислы, смола и сочетание этих наполнителей [2]
Известны также композиции для покрытия металлических поверхностей на основе фторопласта, содержащие графит или вещество, имеющее кристаллическую решетку, аналогичную решетке графита, например дисульфида молибдена или гексагональный нитрид бора, позволяющие повысить твердость и износостойкость формируемых покрытий [3]
Однако проблема улучшения износостойкости фторопластовых покрытий путем введения солей металлов типа дисульфида молибдена усложняется гидролитической неустойчивостью указанных солей. При контакте с влагой происходит гидролиз указанных солей, вызывающий появление микротрещин на поверхности покрытия. Повышенная температура ускоряет процесс гидролитического разрушения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является композиция для покрытий, включающая фторсодержащий сополимер, гексагональный нитрид бора и дисульфид молибдена [4]
Однако покрытия на основе известной композиции характеризуются сложной технологией их получения, необходимостью применения ароматического растворителя, невысоким диапазоном рабочих температур эксплуатации (120-180^оС), неудовлетворительной износостойкостью при повышенных температурах. В условиях массового производства антиадгезионных покрытий с повышенной термо- и износостойкостью указанные недостатки композиции по прототипу заметно снижают технико-экономическую эффективность и ограничивают масштабы их применения в пищевой и химической отраслях промышленности.

Технической задачей изобретения является повышение гидрофобности и устойчивости к гидролитическому разрушению покрытий на основе фторсодержащего полимера, содержащего неорганическую добавку дисульфид молибдена и другие соли, увеличивающие твердость и износостойкость покрытий, неподверженные гидролизу, который увеличивается при повышенных температурах эксплуатации.

Это достигается тем, что композиция для покрытий, включающая фторсодержащий сополимер, гексагональный нитрид бора и дисульфид молибдена, согласно изобретению в качестве фторсодержащего сополимера она содержит фторопласт 4 МБ-тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и дополнительно окись хрома, трифенил фосфин и дифенилсиландиол при следующем соотношении компонентов, мас. Фторопласт 4 МБ 100,0 Дисульфид молибдена 4,0-10,0 Нитрид бора 1,0-2,0 Окись хрома 2,0-4,0 Трифенилфосфин 4,0-6,0 Дифенилсиландиол 5,0-8,0
Именно при таком составе и соотношении компонентов в данной композиции предотвращается гидролитический распад дисульфида молибдена, подвергающегося гидролизу при эксплуатации покрытий и усиливающимся с повышением температуры. Гидролитическое окисление предотвращается за счет возможного образования следующих мостиковых связей типа
-i-O-S-Mo--O-i-O-S-Mo-S-O-i-
Молекулярная масса промышленного фторсодержащего сополимера измеряется сотнями тысяч и находится в пределах (1,0-2,5) ˙ 10⁵. В этом случае молекулярная масса принимается большой и поэтому считается, что свойства полимера мало зависят от молекулярной массы. Сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом содержит до 20% молекул гексафторпропилена, степень кристалличности 40-60% вязкость расплава (10⁴ Н.с/м²/10⁵ П). Данные по характе- ристике ФТ 4 МБ, выпус- каемой по ТУ 301-05-73-90, торговой марки П, термо- стабильность (потеря мас- сы) при 300^оС, 0,24 Прочность при разрыве, МПа 20 Относительное удлинение при разрыве, 300 Показатель текучести рас- плава, г/10 мин при 300^оС 7,9 при 320^оС 9,9
Соотношение сомономеров регулируется ТУ.

Композицию готовят следующим образом. Компоненты композиции перемешивают в шаровой мельнице при выбранном соотношении компонентов в течение 30 мин, а затем смесь пропускают через ударно-центробежную мельницу, где за счет кинетической энергии удара происходит структурная гомогенизация композиции. Далее методом фракционирования из полученной композиции отбирают фракцию порошка композиции 100-150 мкм, используемой для нанесения покрытия.

Подготовку защищаемой поверхности осуществляют любым из известных методов например, механическим, химическим, электрохимическим с целью удаления окисных пленок и жировых загрязнений. Предпочтительна дробеструйная обработка поверхности для удаления площади контакта адгезии и субстрата.

Нанесение осуществляют любым способом, применимым для порошкового напыления полимерных композиций, например, электростатическим напылением в поле высокого напряжения порядка 60-80 кВ. Изделие с напыленным покрытием подвергают термообработке при температуре 350-380^оС в течение 120 мин.

Конкретные примеры (1-7) составов и свойств, иллюстрирующие существо изобретения, приведены в таблице. Данные, приведенные в таблице, показывают, что в композициях, содержащих только соли металлов, незащищенные дифенилсиландиолом, при повышенных температурах резко снижаются прочность и сопротивление износу.

Композиция по примеру 1 без наполнителей, но содержащая дифенилсиландиол, обладает пониженными, но более стабильными эксплуатационными характеристиками, чем композиция по примеру 2, содержащая в качестве наполнителей соли металлов, не защищенных дифенилсиландиолом. Аналогичное ухудшение эксплуатационных характеристик при повышенных температурах наблюдается и в составе, взятом в качестве прототипа по примеру 8.

При изменении оптимального содержания дифенилсиландиола, трифенилфосфина и окиси хрома по примерам 6 и 7 также происходит снижение износостойкости и прочности покрытий.

Таким образом, как показывает анализ свойств, представленных в таблице, рецептуры составов по примерам 4-6, соответствующих заявляемой композиции, не уступают по свойствам покрытиям из известной композиции и превосходят их по гидролитической устойчивости и термостарению.

Использование: для получения антиадгезионных противопригарных покрытий формующего оборудования при производстве пищевых продуктов и полуфабрикатов. Сущность изобретения: композиция для покрытий в качестве фторсодержащего сополимера содержит фторопласт 4 МБ сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом марки и дополнительно окись хрома, трифенилфосфин и дифенилсиландиол при следующем соотношении компонентов, мас.ч. фторопласт 4 МБ 100,0; дисульфид молибдена 4,0 10,0; нитрид бора 1,0 2,0; окись хрома 2,0 4,0; трифенилфосфин 4,0 6,0; дифенилсиландиол 5,0 8,0. 1 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ, включающая фторсодержащий сополимер, гексагональный нитрид бора и дисульфид молибдена, отличающаяся тем, что в качестве фторсодержащего сополимера она содержит фторопласт 4 МБ сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и дополнительно окись хрома, трифенилфосфин и дифенилсиландиол при сдедующем соотношении компонентов, мас.ч.

Фторопласт 4 МБ 100
Дисульфид молибдена 4 10
Гексагональный нитрид бора 1 2
Окись хрома 2 5
Трифенилфосфин 4 6
Дифенилсиландиол 5 8