КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1997 года по МПК C09D127/18 

Изобретение относится к области полимерных композиций для получения износостойких антифрикционных покрытий на основе фторопласта и может быть использовано для защиты изнашивающихся узлов деталей таких, как шарниры, подшипники, фрикционные амортизаторы, детали гидравлических и пневматических механизмов, рабочие поверхности утюгов промышленного и бытового назначения.

Известен состав фторполимерного покрытия, включающий суспензию политетрафторэтилена, наполнитель, органический растворитель, оксиэтилированный алкилфенол и воду. Эта композиция стабильна при хранении, однако покрытие на основе этой композиции не обладает необходимыми антифрикционными свойствами [I]
Наиболее близкой по технической сущности к настоящему изобретению является известная композиция для покрытия, включающая 60%-ную водную суспензию политетрафторэтилена (10-90 мас.), соль полиамидокислоты, например на основе пиромелеллитовго диангидрида и 4,4'-диамнодифенилового эфира в среде димилформамида и мноэтаноламина (5-95 мас.), наполнитель, агенты розлива, поверхностно-активное вещество неионогенное (15-200%), растворитель (N-метилпирролидон, крезол, формамид, вода) 10-90 мас. [2]
Покрытие на основе данной композиции обладает хорошей износостойкостью на кухонной посуде, однако это покрытие в условиях работы таких механизмов машин, как узлы шарниров, подшипники, т.е. при наличии нагрузки, контактных температурно силовых напряжений, не обеспечивает эксплуатационный ресурс работы, т.к. износостойкость покрытия в 7-10 раз ниже износостойкости, требуемой для покрытий, работающих в условиях пар трения.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости и снижение коэффициента трения.

Данная задача достигается тем, что композиция для износостойкого покрытия, включающая 50-65% -ную водную суспензию политетрафторэтилена, соль полиамидокислоты на основе пиромелитового диангидрида и 4,4'-диаминодифенилового эфира в среде диметилформамида и моноэтаноламина, наполнитель, органический растворитель, неионогенное поверхностно активное вещество и воду, содержит в качестве органического растворителя смесь бутиндиола, N-метилпирролидона, этилцеллозольва при массовом соотношении их соответственно 3:1:5 и дополнительно поливинилпирролидон с молекулярной массой (90-145)•10³ и аппретирующую добавку, представляющую собой смесь этилцеллозольва, ксилола, оксиэтилированного алкилфенола и воды при массовом соотношении их соответственно 1,0: 2,0: 2,0:2:5 при следующем соотношении компонентов в мас.

50-65%-ная водная суспензия политетрафторэтилена 10,0-27,6
соль полиамидокислоты на основе пирромеллитового диангидрида и 4,4'-диаминодифенилового эфира в среде димемтилформамида и моноэтаноламина - 26,0-42,0
поливинилпирролидон с мол.массой (90-145) •10³ 1,0-4,3
наполнитель 1,0-7,0
органический растворитель смесь бутиндиола, N-метилпирролидона и этилцеллозольва в соотношении 3:1:5 6,3-11,7
аппретирующая добавка смесь этилцеллозольва, ксилола, оксиэтилированного алкилфенола и воды в соотношении 1,0: 2,0: 2,0: 2,5 - 7,0-14,1
неионогенное поверхностно активное вещество 0,5-2,8
вода остальное.

Используемую в композиции соль полиамидокислоты получают следующим образом.

К смеси моноэтаноламина, N-метилпирролидона и воды при перемешивании частями прибавляют пленку полиамидокислоты, процесс ведут при 45-5^oC до полного растворения пленки.

В качестве полиамидокислоты использую продукт конденсации пиромеллитового диангидрида и 4,4'-диамнодифениловго эфира в среде диметилформамида.

Апперетирующую добавку готовят следующим образом.

Смешивают, например, 17 мас.ч. этилцеллозольва. 34 мас.ч. ксилола, 34 мас. ч. оксиэтилированного алкилфенола, например ОП-10, и 43 мас.ч. воды при комнатной температуре.

В результате получают прозрачную вязкую смесь.

В качестве неионогенного ПИАВ композиция содержит различные полиоксиэтилированные эфиры алкилфенолов, например, ОП-3, ОП-7, ОП-6, ОП-10, а также эфиры жирных кислот.

В качестве наполнителя композиция содержит окись хрома (III), окись железа (пигмент красный железоокисный), технический углерод, слюду (промышленно выпускаемые марки СМИ-65, CМВ 125), слюдяной наполнитель, полученные из слюды мусковит, и, в частности, обработанные поливинилпирролидоном.

Предварительная подготовка слюды, слюдяного наполнителя заключается в обработке поверхности чешуек органическими модификаторами, в том числе - водным раствором поливинилпирролидона и оксиэтилированного алкилфенола.

Обработку осуществляют по обычной, известной технологии, принятой при получении различных гидрофобных наполнителей и пигментов, для обеспечения необходимой смачиваемости, например, при получении лакокрасочных материалов.

Поливинилпирролидон, сорбируясь на чешуйках, повышает полимерофильность последних, способствуя более равномерному и гомогенному их распределению в конечной композиции и покрытию на ее основе. Оксиэтилированный алкилфенол, то есть ПАВ, препятствует седиментации наполнителя.

В композиции могут использоваться как индивидуальные наполнители, так и их смеси.

Композицию готовят следующим образом.

Предварительно готовят аппретиующую добавку, оpганический растворитель, соль полиамидокислоты.

В реактор, оборудованный мешалкой, загружают соль полиамидокислоты и органический растворитель, перемешивают 10-15 мин. вводят наполнитель и аппретирующую добавку. В качестве наполнителя используют слюду, обработанную ПВП, и технический углерод. Смесь перемешивают до однородной консистенции в течение 30 мин. и добавляют при перемешивании последовательно суспензию ПТФЭ, ПВП, оксиэтилированный алкилфенол и воду.

Снова перемешивают 30 мин. и фильтруют. Композиция готова к нанесению.

Примеры, иллюстрирующие изобретение, представлены в таблице 1.

В таблице 2 представлены данные по свойствам получаемых покрытий.

Использование: получение износостойких антифрикционных покрытий для изнашивающихся узлов деталей, таких как шарниры, подшипники, фрикционные амортизаторы, деталей гидравлических и пневматических механизмов, рабочие поверхности утюгов промышленного и бытового назначения. Сущность изобретения: композиция содержит 50-65%-ную водную суспензию политетрафторэтилена 10,0-27,6%, соль полиамидокислоты на основе пирромеллитового диангидрида и 4,4-диаминодифенилового эфира в среде диметилформамида и моноэтаноламина 26,0-42,0%, поливинилпирролидон, с мас. массой (90-145)•10³ 1,0-4,3%, наполнитель 1,0-7,0%, органический растворитель - смесь бутиндиола, N-метилпирролидона и этилцеллозольва в соотношении 3:1:5 6,3-11,7%, аппретирующую добавку - смесь этилцеллозольва, ксилола, оксиэтилированного алкилфенола и воды в соотношении 1,0:2,0:2,0:2,5,7,0-1-61%, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5-2,8%. вода остальное. В реакторе с мешалкой перемешивают 10-15 мин. соль полиамидокислоты и органический растворитель. Вводят наполнитель и аппретирующую добавку. Перемешивают 30 мин. Добавляют 30 мин. Добавляют при перемешивании суспензию политетрафторэтилена, поливинилпирролидон, поверхностно-активное вещество и воду. Перемешивают. Фильтруют. Характеристики свойств: износостойкость покрытия после нагружения 0,75-1,0 мкм после 20 циклов, 2,25-2,5 мкм после 100 циклов, 2,8-3,5 мкм после 500 циклов, коэффициент трения при нагружении 0,008-0,1 мкм (20 циклов), 0,06-0,075 мкм (100 циклов), 0,03-0,045 мкм (500 циклов), площадь покрытия на утюге, сохранившая исходное состояние после 18 месяцев эксплуатации 98%, 2 табл.

Композиция для износостойкого покрытия, включающая 50-65%-ную водную суспензию политетрафторэтилена, соль полиамидокислоты на основе пиромеллитового диангидрида и 4,4'- диаминодифенилового эфира в среде диметилформамида и моноэтаноламина, наполнитель, органический растворитель, неионогенное поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что содержит в качестве органического растворителя смесь бутиндиола, N- метилпирролидона, этилцеллозольва при массовом соотношении их соответственно 3:1:5 и дополнительно поливинилпирролидон с молекулярной массой ( 90 - 145)• 10³ и аппретирующую добавку, представляющую собой смесь этилцеллозольва, ксилола, оксиэтилированного алкилфенола и воды при массовом соотношений из соответственно 1,0:2,0: 2,0:2,5 при следующем соотношений компонентов, мас.

50-65-ная водная суспензия политетрафторэтилена 10,0 27,6
Соль полиамидокислоты на основе пирромеллитового диангидрида и 4,4'-диаминодифенилового эфира в среде диметилформамида и моноэтаноламина - 26,0 42,0
Поливинилпирролидон с мол. массой (90 145)•10³ 1,0 4,3
Наполнитель 1,0 7,0
Органический растворитель смесь бутиндиола, N-метилпирролидона, этилцеллозольва в соотношений 3:1:5 6,3 11,7
Аппретирующая добавка смесь этилцеллозольва, ксилола, оксиэтилированного алкилфенола и воды в соотношении 1,0:2,0:2,0:2,5 7,0 - 14,1
Неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5 2,8
Вода Остальное