СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРОПЛАСТОВОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1996 года по МПК B05D1/38 C09D127/16 C09D127/18 C09D127/20 C09D127/24 C09D127/16 C09D183/08 C09D127/18 C09D183/08 C09D127/20 C09D183/08 C09D127/24 C09D183/08 

Описание патента на изобретение RU2070444C1

Изобретение относится к способам получения покрытий на основе фторсодержащих полимеров, растворимых в органических растворителях, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, для защиты от коррозии.

Известен состав эмали на основе сополимера трифторхлорэтилена и винилиденфторида, содержащий растворитель и пигмент, в качестве которого применяют фтористый кальций в количестве 3,8 5,7 мас. (1). Описанный состав несмотря на наличие положительных качеств отсутствие коагуляции лакокрасочной композиции в течение 1 года, низкая диффузионная проницаемость получаемого покрытия в соляной кислоте имеет недостатки: покрытия, полученные с его использованием не стойки к воздействию светового излучения ультрафиолетовой части спектра и при нанесении требуют обязательной термообработки при температуре около 250oС.

Известен состав для покрытия, включающий, мас. сополимер винилиденфторида с трифторхлорэтиленом или тетрафторэтиленом 10 25; сополимер 86 90 мол. тетрафторэтилена с 10 14 мол. гексафторпропилена 1,5 5,0 и органические растворители (ацетон, бутилацетат, этилацетат, толуол, циклогексанон, этилцеллюзольв) остальное (2). Известен состав на основе сополимеров винилиденфторида (50 90 мол.), тетрафторэтилена (5 30 мол.), трифторхлорэтилена (5 30 мол.) и органических растворителей (3). Покрытия, полученные из этих составов, не требуют специальной термообработки и наносятся на металлическую подложку методом полива в несколько слоев с сушкой каждого слоя в течение 1 ч при 18 25oС, однако обладают низкими физико-механическими качествами, в частности плохой адгезией к подложке и высоким уровнем внутренних напряжений в пленке.

Для улучшения физико-механических свойств в состав лакокрасочных композиций добавляют эпоксидные смолы (фторлоново-эпоксидные лаки) (4, 5). Добавки эпоксидных смол улучшают адгезию, но ухудшают химическую стойкость получаемых покрытий.

Известно, что для обеспечения соединения покрытия на основе сополимеров винилиденфторида со стеклом (состоящим из оксидов кремния, кальция, натрия и алюминия) в состав лакокрасочной композиции вводят силаны

где G и А углеводороды, содержащие от 3 до 10 и от 1 до 18 атомов углерода соответственно, Х гидролизуемая группа, b натуральное число от 0 до 2, F амино-, полиамино-, меркапто-, циано-, виниловая группы (6). Добавление алкоксисиланов (7), полифенилметилсилоксана (8) в водные дисперсии политетрафторэтилена приводит к повышению стабильности композиции при хранении и улучшению качества покрытия.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является известный способ нанесения фторсодержащих полимерных покрытий, включающий нанесение на основу пневмораспылением, окунанием, наливом или с помощью кисти и др. композиции, содержащей, мас.ч. сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом (Ф-42Л) 8,0 12,0; сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом с мол. м. 0,9•106 1,1•106 0,08 - 0,40; аминоалкоксисилан 0,03 0,075; и в качестве растворителей циклогексанон 0,03 0,075; ацетон 45,0 48,0; бутилацетат 45,0 48,0; и последующую сушку покрытия при 18 23oС. Добавление аминоалкоксисилана в раствор сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом приводит к их взаимодействию с образованием пространственной сетки и повышает химическую стойкость получаемого покрытия. Несмотря на высокие защитные свойства покрытий, полученных указанным способом, данные покрытия имеют недостаточно высокую стойкость к воздействию агрессивных сред и адгезионную прочность, причем последняя сильно изменяется со временем.

Техническим результатом, полученным при разработке заявленного способа, является защитное полимерное фторопластовое покрытие с высокой адгезионной прочностью и химической стойкостью.

Сущность изобретения заключается в следующем. На металлической поверхности формируют композиционный полимерно-керамический слой (КПКС), представляющий собой предварительно образованную оксидную пленку толщиной, по крайней мере, 0,01 мкм, пропитанную раствором 2 50%-ной концентрации на основе органосилана олигоаминоорганоэтоксисилоксана общей формулы

где n 1 8, R NH2(CH2)2, NH2(CH2)6NH и органических растворителей, после чего наносят внешний полимерный слой толщиной 50 200 мкм из композиции на основе 5 20 мас. сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом и/или трифторхлорэтиленом, и/или гексафторпропиленом и органических растворителей
остальное.

Оксидную пленку необходимых параметров образуют термообработкой в контролируемой атмосфере, электрохимической обработкой или иным путем в зависимости от типа металла (сплава). Органосилан, входящий в состав КПКС, образует прочную химическую связь с оксидной фазой и обеспечивает высокую адгезионную прочность внешнего полимерного слоя защитного покрытия за счет взаимодействия со фторполимерами.

Перед нанесением покрытия на металлической поверхности формируют оксидную пленку химическим, электрохимическим, термическим методом или естественным путем.

На легированных сплавах железа, нержавеющих сталях, сплавах хрома, никеля, титана, бронзах, латунях, кремнии оксидную пленку формируют термообработкой в контролируемой атмосфере кислорода или окислительно-восстановительных смесей СO/СО2, Н2/H2O при парциальном давлении кислорода 10-3 105 Па и температуре до 800oС.

На алюминии, магнии и их сплавах оксидная пленка может быть сформирована химической или электрохимической обработкой, например анодированием в сернокислом электролите, содержащем 170 200 г/л серной кислоты и 2 3 г/л хромового ангидрида СrO3 при плотности тока 1 2 А/дм2 и температуре 15 23oС.

На железе и конструкционных сталях оксидная пленка может быть сформирована естественным путем: выдержкой на воздухе при 15 25oС после механической обработки и/или очистки поверхности.

Экспериментальные данные по методам формирования оксидных пленок на некоторых металлах и сплавах, их толщине и составу приведены в табл. 1.

Cформированную оксидную пленку пропитывают составом на основе органосилана олигоаминоорганоэтоксисилоксана общей формулы:

где n 1 8, R NH2(CH2)2, NH2(CH2)6NH, 2 50% мас. и органических растворителей остальное. В качестве органических растворителей могут быть применены, например, этилацетат, бутилацетат, ацетон, циклогексанон, толуол, этилцеллозольв и др. Органосилан может дополнительно содержаться в полимерной композиции в количестве 0,1 5 мас.

Состав готовят смешением компонентов непосредственно перед использованием и наносят на поверхность оксидной пленки кистью или пневмораспылением. Полученный таким образом композиционный полимерно-керамический слой (КПКС) сушат в течение 30 мин 1 ч при 18 23oС.

На сформированный КПКС наносят композицию для внешнего полимерного слоя. Композиция представляет собой сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом (Ф 42Л, ТУ 6-05-1442-71), с трифторхлорэтиленом (Ф-32Л, ТУ 6-05-1620-73), с гексафторпропиленом (Ф-26Л, ТУ 6-05-906-78) в количестве 5,0 20,0 мас. растворенный в органических растворителях, в качестве которых могут использоваться этилацетат, бутилацетат, амилацетат, ацетон, метилэтилкетон, гексанон, циклогексанон, толуол, этилцеллозольв и др.

Композиция готовится следующим образом. В емкость с механической мешалкой или в шаровую мельницу вводят расчетное количество фторсодержащего сополимера, добавляют смесь растворителей и перемешивают до полного растворения. После этого производится перетир смеси в шаровой мельнице до степени перетира 20 30 мкм и диспергирование в течение 8 10 часов.

Составы композиций для пропитки КПКС и для формирования полимерного слоя приведены в табл. 2.

Приготовленная композиция наносится на КПКС воздушным, безвоздушным, электростатическим распылением, наливом или с помощью кисти в несколько слоев с промежуточной сушкой между слоями 15 мин 1 ч до достижения общей толщины покрытия 50 200 мкм. После получения заданной толщины готовое покрытие сушат на воздухе при температуре 15 25oС в течение 3 сут.

Пример конкретного выполнения способа по изобретению. Защитное покрытие получали на детали из нержавеющей стали марки Х18Н10Т.

Предварительно обезжиренную деталь загружали в высоковакуумную камеру и проводили откачку с помощью диффузионного насоса до достижения давления остаточных газов в камере ≅10-3 Па. Затем деталь нагревали до 650oС и проводили обезгаживание системы в течение не менее 1 ч. При достижении остаточного вакуума ≅10-2 Па температуру снижали до 600oС и проводили окисление в атмосфере чистого кислорода при давлении 0,1 Па в течение 30 мин с контролем состава атмосферы квадрупольным масс-спектрометром. После окончания окисления деталь охлаждали в вакуумной камере в течение 30 мин.

Затем для формирования композиционного полимерно-керамического слоя (КПКС) оксидную пленку пропитывали составом содержащим, мас.

Органосилан формулы 16,7
Циклогексанон 16,7
Ацетон Остальное
Состав готовили смешением непосредственно перед использованием и наносили на оксидную пленку при помощи кисти. Полученный таким образом КПКС сушили на воздухе при 20oС в течение 40 мин.

На сформированный внутренний КПКС наносили композицию для внешнего полимерного слоя, содержащую, мас. сополимер винилиденфторида с трифторхлорэтиленом, Ф-32Л, 10,5; ацетон 29,8; бутилацетат остальное.

Вязкость композиции составляла 20±3с по вискозиметру ВЗ-4 при 20oС. Нанесение внешнего полимерного слоя осуществлялось пневмораспылением в 5 этапов, с промежуточной сушкой между этапами 30 мин.

Толщина готового покрытия составляла 150±20 мкм. После получения заданной толщины покрытие сушили на воздухе при 20oС в течение 3 сут.

Физико-механические свойства и химическая стойкость покрытий на различных металлах (сплавах) в зависимости от способа нанесения приведены в табл. 3.

Для улучшения защитно-декоративных свойств покрытия в состав композиции для внешнего полимерного слоя могут быть добавлены пигменты: оксиды хрома, алюминия, титана, циркония и др.

Заявленный способ позволяет получать покрытия, предназначенные для длительной эксплуатации в агрессивных средах и обладающие хорошими декоративными свойствами, физико-механическими характеристиками, радиационной стойкостью (в т.ч. к ультрафиолетовому излучению), диэлектрическими параметрами (электросопротивление и напряжение пробоя), низкой ионной и молекулярной проницаемостью.

Похожие патенты RU2070444C1

название год авторы номер документа
АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2006
RU2323240C2
Оптическое волокно для записи брэгговской решетки лазером с длиной волны в ближнем и среднем УФ диапазоне, способ получения защитного фторполимерного покрытия оптического волокна и способ нанесения этого покрытия на кварцевую часть волокна 2017
  • Токарев Алексей Владимирович
  • Анчуткин Гордей Глебович
  • Варжель Сергей Владимирович
  • Куликов Андрей Владимирович
  • Мешковский Игорь Касьянович
RU2650787C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ 1997
  • Цодиков С.Ф.
  • Раховский В.И.
RU2145111C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛЕ 2006
RU2331660C2
Способ получения композиции для антикоррозионного покрытия 1988
  • Романов Андрей Алексеевич
  • Тризно Владимир Львович
  • Чириков Владимир Венедиктович
  • Ненахов Станислав Андреевич
  • Харина Маргарита Григорьевна
  • Кафеева Ирина Алексеевна
  • Свистунов Николай Николаевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
SU1616937A1
Способ получения покрытия 1986
  • Шигорина И.И.
  • Ветлугин В.П.
  • Шигорин В.Г.
SU1616127A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ 1999
  • Раховский В.И.
RU2164707C1
ФТОРОПЛАСТОВЫЙ ЛАК ДЛЯ ПОКРЫТИЙ 2005
  • Лукьянов Владимир Васильевич
  • Ашихмин Сергей Николаевич
  • Бушков Дмитрий Юрьевич
  • Михеев Сергей Георгиевич
  • Ашихмина Светлана Ивановна
RU2287000C1
Лак 1976
  • Кохановский Константин Константинович
  • Баранов Сергей Павлович
  • Шоноров Владимир Ильич
  • Пашков Александр Петрович
  • Тризно Владимир Львович
  • Кафеева Ирина Алексеевна
SU654659A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ 1999
  • Раховский В.И.
RU2164706C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРОПЛАСТОВОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Использование: изобретение относится к способам получения покрытий на основе фторсодержащих полимеров, растворимых в органических растворителях, используемых в различных отраслях промышленности, в частности для защиты от коррозии. Сущность изобретения: способ получения фторопластового покрытия на поверхности различных металлов и их сплавов включает предварительное формирование на его поверхности полимерно-керамического слоя, представляющего собой оксидную пленку толщиной, по крайней мере, 0,01 мкм, пропитанную 2 - 50%-ным раствором олигоаминоорганоэтоксисилоксана в органическом растворителе, последующее нанесение полимерного слоя толщиной 50 - 200 мкм из композиции на основе 5 - 20 мас.% сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом и/или трифторхлорэтиленом, и/или гексафторпропиленом и органических растворителей - остальное и последующую сушку покрытия. Оксидную пленку формируют выдержкой на воздухе при естественных условиях, термообработкой в атмосфере кислорода, химической или электрохимической обработкой, например анодированием. Характеристика свойств: прочность пленки при ударе 50 кг•см, изгиб 1 мм, адгезия 4,0 - 5,0 кг/см, покрытие химостойко в кислотах, щелочах, солях. 6 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения RU 2 070 444 C1

1. Способ получения фторопластового покрытия на металлической поверхности, включающий нанесение полимерного слоя из композиции на основе сополимеров винилиденфторида и органических растворителей и последующей сушки, отличающийся тем, что перед нанесением полимерного слоя на металлической поверхности формируют полимерно-керамический слой, представляющий собой металлоксидную пленку толщиной по крайней мере 0,01 мкм, пропитанную 2 - 50%-ным раствором в органических растворителях органосилана-олигоаминоорганоэтоксисилоксана общей формулы

где n 1 8;
R NH2(CH2)2, NH2(CH2)6NH,
а полимерный слой формируют толщиной 50-200 мкм из композиции, включающей 5-20 мас. сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом и/или трифторхлорэтиленом и/или гексафторпропиленом и органические растворители - остальное.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на легированных сплавах железа, нержавеющих сталях, сплавах хрома, никеля, титана, бронзах, латуни оксидную пленку формируют термообработкой в атмосфере кислорода или окислительно-восстановительных смесей СО/СО2, Н22О при парциальном давлении кислорода 10-3 105 Па. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на алюминии, магнии и их сплавах оксидную пленку формируют анодированием в серно-кислом электролите или растворе хромового ангидрида CrO3. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на железе и конструкционных сталях оксидную пленку формируют на воздухе при 15-25oС после механической подготовки поверхности. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксидный слой пропитывают составом, содержащим, мас.

Органосилан формулы NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 или формулы NH2(CH2)6NHCH2Si(OC2H5)3 2,0 - 10,0
Органические растворители Остальное
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксидный слой пропитывают составом, содержащим, мас.

Органосилан формулы
10,0 50,0
Органические растворители Остальное
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полимерный слой наносят из композиции, дополнительно содержащей 0,1 5,0 мас. органосилана-олигоаминоорганоэтоксисилоксана общей формулы

где n 1-8;
R NH2(CH2)2, NH2(CH2)6NH.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2070444C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
ЭМАЛЬ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРА ТРИФТОРХЛОРЭТИЛЕНА И ВИНИЛИДЕНФТОРИДА 0
SU238061A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Авторское свидетельство СССР N 1066208, кл
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ЗАЖИМА ПОДВИЖНОГО УЗЛА 1971
SU424684A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Антикоррозионное покрытие 1987
  • Аратова Елена Михайловна
  • Куделин Юрий Иванович
  • Маер Семен Яковлевич
  • Чириков Владимир Венедиктович
  • Кафеева Ирина Алексеевна
  • Тризно Владимир Львович
SU1451151A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Пожарный двухцилиндровый насос 0
  • Александров И.Я.
SU90A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОАЛЮМИНИЯ 0
  • С. И. Денисов, Н. Гулый, А. Н. Гунькин, С. Ф. Карп П. М. Щастный
SU260661A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Композиция для покрытий 1990
  • Андрейчикова Галина Емельяновна
  • Овчинников Валерий Александрович
  • Тен Наталья Владимировна
  • Андрейчиков Юрий Павлович
  • Небаба Анна Николаевна
  • Ковальков Михаил Иванович
  • Бирюлев Алексей Васильевич
  • Чабода Виктор Федорович
SU1819279A3
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1
Патент RU N 1251519, кл
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1

RU 2 070 444 C1

Авторы

Демин Виктор Юрьевич

Раховский Вадим Израилович

Даты

1996-12-20Публикация

1995-04-10Подача