КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНОДНОГО ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК C09D5/44 C09D109/00 

Изобретение относится к получению окрашенных органических покрытий на токопроводящих поверхностях методом анодного электроосаждения и может быть использовано в машиностроении, в радиотехнической, электронной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в том числе для получения декоративных покрытий на товарах народного потребления.

Известна композиция для анодного электроосаждения на основе грунтовки ВКФ-093 (ТУ 6-10-889-74). Грунтовка ВКФ-093 представляет собой суспензию пигментов (титановые белила, алюмосиликатный пигмент, хромат стронция, силикохромат свинца, сажа и иногда железооксидный пигмент) в водоразбавляемом лаке ВА-133.

Недостатком аналога является низкая седиментационная устойчивость ее водных суспензий, что требует принудительного перемешивания в процессе работы, небольшая цветовая гамма (серая, черная и красно-коричневая), не позволяющая использовать композиции для получения ярких, декоративных покрытий. Кроме того, изготовление грунтовок является достаточно трудоемким процессом, включающим стадии замеса лака с пигментами с последующим длительным и энергоемким диспергированием смеси на различного рода диспергирующих устройствах.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является композиция для анодного электроосаждения на основе грунтовки ВКЧ-0207 (ТУ 6-10-1654-83), содержащая, мас.

1. Грунтовку ВКЧ-0207, включающую 15,0-17,0
Лак КЧ-0125, 11,6-13,1
в том числе:
Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой - 7,5-8,5
Органические растворители, 4,1-4,6
в том числе:
Изопропиловый спирт 3,3,-3,7
Диацетоновый спирт 0,8-0,9
Пигменты, 3,40-3,90
в том числе:
Технический углерод (сажа) 0,07-0,08
Титановые белила 1,63-1,89
Алюмосиликатный пигмент 0,65-0,74
Хромат стронция 0,25-0,28
Силикохромат свинца 0,15-0,17
Микротальк 0,65-0,74
2. Триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака 0,85-0,95
3. Дистиллированная вода Остальное
Для приготовления рабочих композиций к грунтовке ВКЧ-0207 добавляют требуемое количество нейтрализатора триэтиламина или 25% -ного водного раствора аммиака, массу перемешивают до однородности, а затем при непрерывном перемешивании добавляют дистиллированную воду до требуемых значений концентрации. Композиция перемешивается 4-6 ч, после чего проверяется на соответствие требуемым по техническим условиям показателям: величине H, сухому остатку, температуре.

Процесс окрашивания осуществляется на предварительно обезжиренную поверхность изделия в течение 1,5-2 мин при напряжении 150-300 В. После чего изделие извлекается из окрасочной ванны, промывается водой и отверждается при 180^oC в течение 30 мин.

Недостатками прототипа являются низкая седиментационная устойчивость композиции, требующая интенсивного принудительного перемешивания, низкая работоспособность (особенно в условиях периодической эксплуатации) композиций, очень ограниченная цветовая гамма (только серый цвет) покрытий и высокая температура отверждения покрытий. При снижении температуры отверждения ниже 180^oC даже при увеличении времени отверждения в 2-3 раза нельзя добиться получения качественных покрытий с хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами.

Задача изобретения разработка композиций для анодного электроосаждения, обладающей высокой седиментационной устойчивостью и работоспособностью, позволяющей получать покрытия с хорошими физико-механическими и химическими свойствами при более низких температурах отверждения, а также в значительном расширении цветовой гаммы покрытий.

Поставленная задача решается путем создания композиции для анодного электроосаждения, включающей малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой, изопропиловый спирт, диацетоновый спирт, нейтрализатор, окрашивающий компонент, дистиллированную воду, в которой в качестве окрашивающего компонента использован водорастворимый органический краситель "Желтый 3 для алюминия" или "Оранжевый 2Ж для алюминия", при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10
Изопропиловый спирт 3,8-4,8
Диацетоновый спирт 0,5-0,6
Водорастворимый органический краситель 0,06-0,30
Нейтрализатор 0,9-1,1
Дистиллированная вода Остальное
Второй вариант композиции отличается тем, что в качестве окрашивающего компонента она содержит хлорзамещенный металлфталоцианин высокохлорированный фталоцианин меди для тетрахлорфталоцианин никеля, при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10
Изопропиловый спирт 3,8-4,8
Диацетоновый спирт 0,5-0,6
Нейтрализатор 0,9-1,1
Хлорзамещенный металлфталоцианин 0,06-0,30
Дистиллированная вода Остальное
В качестве водорастворимых органических красителей могут быть использованы хромсодержащие моноазокрасители "Желтый 3 для алюминия" (Кислотный желтый 4КМ") или "Оранжевый 2Ж для алюминия" Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М. Химия, 1977, с. 302-303) (ТУ 6-14-515-70), а в качестве хлорзамещенных металлфталоцианинов - высокохлорированный фталоцианин меди (CuФц CL_15-16) (ТУ 6-14-408-76) или тетрахлорфталоцианин никеля (NiФцCl₄)(Химия синтетических красителей. /Под. ред. К.Л. Венкатарамана. Химия, 1977, т.5).

Все окрашивающие компоненты представляют собой мелкодисперсные порошки, окрашенные в характерный цвет.

Необходимо отметить, что только при наличии всей совокупности существенных признаков заявляемого изобретения возможно достижение указанного технического результата. С выходом за заявленные интервалы содержания компонентов в большую или меньшую стороны наблюдается ухудшение внешнего вида покрытий или снижение физико-механических и химических свойств покрытий.

Пример 1. В емкость для приготовления композиции загружается лак КЧ-0125 (содержание остатка 65 мас.) 12,3 г (малеинизированного полибутадиена, модифицированного фенольной смолой 8,0 г; изопропилового спирта 3,8 г; диацетонового спирта 0,5 г, триэтиламин 0,9 г (1,2 мл). Смесь тщательно перемешивается в течение 15-30 мин. В другой емкости готовится водный раствор красителя: сначала к 0,06 г водорастворимого красителя "Желтого 3 для алюминия" добавляется 4 г (мл) дистиллированной воды, смесь перемешивается до образования однородной кашицы, затем сюда же заливается остальная вода в количестве 82,74 г (мл), масса перемешивается до полного растворения красителя (30-40 мин), после чего сразу же выливается при энергичном перемешивании в нейтрализованный лак КЧ-0125. Смесь перемешивается в течение 2-3 ч до образования однородного раствора (проба по капле на стекле), фильтруется и проверяется на соответствие показателям:
1. Сухой остаток композиции, мас. 8-10
pH композиции 6,7-7,1
Температура, ^oC 17-20
Примеры с другими предлагаемыми количественными значениями компонентов представлены в табл.1.

Приготовленные композиции заливаются в ванну анодного электроосаждения, изготовленную из нержавеющей стали, являющуюся катодом, окрашиваемое изделие (анод) загружается в ванну, процесс окрашивания проводится при напряжениях 50-200 В в течение 1-2 мин. После окраски изделия извлекаются из ванны, промываются водой и высушиваются при 130-180^oC в течение 0,5-1,5 ч.

Проверка качества покрытий по их внешнему виду, защитным свойствам и твердости проводится через сутки после их отверждения.

Внешний вид покрытий оценивается визуально.

Защитные свойства покрытий контролируются с использованием следующих методик.

1. Влагостойкость определяется в гидростате Г-4. За цикл принималась выдержка образцов при 38-42^oC и относительной влажности 98-100% в течение 12 ч. После этого следует выдержка в течение 12 ч при 18-20^oC при том же значении относительной влажности.

2. Щелочестойкость определяется в 10%-ном водном растворе КОН при 18-20^oC. Образец с покрытием подключается анодно к источнику постоянного тока при напряжении 25 В. Моментом разрушения покрытия считается достижение плотности тока, проходящего через образец, значения 0,1 мА/см².

3. Спиртобензостойкость определялась в спирто-бензиновой смеси (1:1) при одновременном воздействии на испытуемый образец ультразвука частотой 18-20 кГц.

4. Твердость покрытий оценивается по набору карандашей "Конструктор" через сутки после отверждения покрытий.

5. Седиментационная устойчивость.

В процессе перерывов в работе установок электроосаждения на дно ванны выпадает осадок, состоящий из пигментов и адсорбированного на нем пленкообразователя.

Седиментационная устойчивость композиций (на основе грунтовки ВКЧ-0207 и предлагаемой) оценивается временем их принудительного перемешивания, необходимым для перевода расслоившейся композиции в однородное по всему объему ванны состояние. После этого ванна окраски может быть запущена в работу.

Результаты испытаний, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что при окрашивании изделий в предлагаемых композициях могут быть получены защитно-декоративные покрытия желто-оранжевой и сине-зеленой цветовой гаммы.

Интервал температур отверждения покрытий находится в пределах 130-180^oC, тогда как покрытия грунтовкой ВКЧ-0207 могут отверждаться при 180-200^oC.

Физико-механические и химические свойства покрытий из предлагаемых композиций, отвержденные по любому из представленных в таблице 2 режимов находятся на уровне значений соответствующих показателей прототипа, отвержденных по стандартному, гостированному режиму (180^oC, 30 мин или 200^oC, 15 мин) и даже превосходят их (по щелочестойкости).

Отверждение покрытий из грунтовки ВКЧ-0207 (прототип) при 130 и 150^oC в указанное время не позволяет получить покрытия с хорошими эксплуатационными свойствами. Покрытия плохо отверждены мягкие, соответствуют значению "ТМ" и "2М" по карандашу "Конструктор", у них в несколько раз хуже физико-химические свойства: влагостойкость, спиртобензостойкость и щелочестойкость.

Снижение температуры отверждения покрытий (независимо от времени их отверждения) позволяет значительно расширить область их применения, особенно при окрашивании изделий из алюминия и его сплавов, так как при температурах, например 150^oC может наблюдаться ухудшение их конструкционных свойств, а также плавание низкотемпературных припоев, которыми они паяны.

Кроме того, снижение температуры отверждения позволяет получать покрытия более светлых тонов и тем самым также способствует расширению области их использования, что особенно важно при окрашивании товаров народного потребления.

Использование: получение окрашенных органических покрытий на токопроводящих поверхностях методом анодного электроосаждения. Сущность изобретения: композиция содержит, %: малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10, изопропиловый спирт 3,8-4,8, диацетоновый спирт 0,5-0,6, водорастворимый органический краситель - хромсодержащий моноазокраситель. "Желтый 3 для алюминия" или "оранжевый 2Ж для алюминия" 0,06-3,030, нейтрализатор 0,9-1,1, дистиллированная вода остальное. В качестве красителя в композиции используется высокохлорированный фталоцианин меди или тетрахлорфталоцианин никеля. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для анодного электроосаждения, включающая малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой, изопропиловый спирт, диацетоновый спирт, нейтрализатор, окрашивающий компонент, дистилированную воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве окрашивающего компонента водорастворимый органический краситель при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8 - 10
Изопропиловый спирт 3,8 4,8
Диацетоновый спирт 0,5 0,6
Водорастворимый органический краситель 0,06 0,30
Нейтрализатор 0,9 1,1
Дистиллированная вода Остальное
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве водорастворимого органического красителя хромсодержащий моноазокраситель "Желтый 3 для алюминия" или "Оранжевый 2Ж для алюминия".

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8 - 10
Изпропиловый спирт 3,8 4,8
Диацетоновый спирт 0,5 0,6
Нейтрализатор 0,9 1,1
Хлорзамещенный металлфталоцианин 0,06 0,30
Дистиллированная вода Остальное
4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что она в качестве хлорзамещенного металлфталоцианина содержит высокохлорированный фталоцианин меди или тетрахлорфталоцианин никеля.