СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК C10M105/52 C10M105/52 C10M131/12 C10N50/02 

Изобретение относится к области органической химии, а именно к составам, применяемым для обработки твердых поверхностей для снижения их поверхностной энергии, что позволяет регулировать такие свойства поверхности, как износостойкость, адгезия, гидрофобность.

Предлагаемый состав может быть использован для обработки твердых поверхностей, как металлических, так и неметаллических: в парах трения различных узлов и механизмов с целью снижения коэффициента трения и износа, металлообрабатывающего инструмента и технологической оснастки с целью повышения их износостойкости, резинотехнических изделий, для снижения коэффициента трения и износа.

Известен состав, который при нанесении на твердую поверхность образует смазочное покрытие /1/. Он содержит фторированные спирты теломеры и 70-80% мас. фторированных диэфиров адипиновой кислоты.

Однако образующееся покрытие неуйстойчиво. Оно имеет слабую адсорбцию к поверхности и низкую термостабильность.

Более близким к предложенному является состав /2/. Этот состав представляет собой смазочное масло, содержащее 0,05-1% мас. перфторированной жирной кислоты общей формулы CF₃(CF₂)_nCOOH при n=5-20 и в качестве основы синтетические эфиры, полисилоксановые, углеводородные или фторуглеводородные жидкости. Кислота, входящая в состав смазочного масла, предотвращает его растекание за счет влияния на поверхностную энергию.

Однако небольшая длина цепи молекулы кислоты не обеспечивает ее термическую устойчивость. Кроме того, область применения данного состава ограничена возможностью его использования только в качестве смазочного масла, сохраняющегося на поверхности в жидкой фазе.

Предлагаемое изобретение направлено на решение создания озонобезопасного состава для обработки твердой поверхности с целью придания ей новых качеств: износостойкость, гидрофобность, адгезия за счет формирования на ней мономолекулярного устойчивого низкоэнергетического покрытия.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, будет состоять в организации промышленного производства озонобезопасного состава, обеспечивающего увеличение ресурса работы, повышение производительности и эксплуатационных характеристик машин и механизмов, обрабатывающего инструмента и технологической оснастки.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве основы состава для обработки твердой поверхности используется циклический предельный перфторуглеводород, например, перфтордиметилциклогексан, перфтордекалин, перфторэтилциклогексан, в который вводится добавка смеси перфторполиэфирокислот и -кетонов формулы:
C₃F₇O(C₃F₆O)_nCOOH
C₃F₇O(C₃F₆O)_nCF₂COCF₃
n 8 50
Указанная добавка существует как единое вещество, получаемое в результате фотоокисления гексафторпропилена. При этом образуются полиэфиры не только с фторангидридными концевыми группами, но и с фторформиатными. При дальнейшей обработке этих полиэфиров (термостабилизации и омыление) образуется неразделимая смесь перфторполиэфирокислот и -кетонов. (В.А. Пономаренко, С. П. Круковский, А.Ю. Лыбина. "Фторсодержащие гетероцепные полимеры". Изд-во "Наука", Москва, 1973, 118-124).

Как было установлено опытным путем, смесь перфторполиэфирокислот и -кетонов неограниченно растворяется в циклических предельных перфторуглеводородах и в то же время не растворяется в традиционных органических растворителях (н. п. спиртах, ацетоне, бензине и т.д.) При нанесении предлагаемой композиции на твердую поверхность после ее высыхания образуется устойчивая мономолекулярная пленка, видимая с помощью электронного микроскопа. Ее толщина составляет 40-80 ангстрем. По мнению авторов, мономолекулярная пленка как бы затирает микротрещины и выравнивает микронеровности, что приводит к снижению коэффициента трения этой поверхности и повышает износоустойчивость, придает антиадгезионные свойства и повышает ее гидрофобность.

Также было установлено, что соотношение ингредиентов в композиции зависит от материала обрабатываемой поверхности.

При более рыхлых структурах: пластик, резина, керамика количество смеси перфторполиэфирокислот и -кетонов должно составлять от 2% до 7% масс. а при обработке металлов, стекла и т.д. от 0.01% до 2% масс.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, приведены в примерах конкретного выполнения, представленных в таблицах N 1 и N 2. Металлообрабатывающие инструменты и резиновые прокладки обрабатывались растворами различной концентрации перфторполиэфирокислот и -кетонов формулы:
C₃F₇O(C₃F₆O)_nCOOH
C₃F₇O(C₃F₆O)_nCF₂COOF₃
n 8 50
в перфтордиметилциклогексане C₈F₁₆ и перфтордекалине путем их окунания в растворе с последующей сушкой.

В таблице 2 представлены данные, подтверждающие слияние состава на гидрофобность.

Фильтровальную бумагу обрабатывали предлагаемым составом с различным содержанием перфторполиэфирокислот и -кетонов в перфтордиметилциклогексане с последующей сушкой и далее фиксировали время ее намокания в воде.

Сущность изобретения: состав для обработки твердых поверхностей содержит в %: смесь перфторполиэфирокислот ф-лы 1 и 2, где n-8-50, 0,01-7,00 и циклический предельный перфторуглеводород до 100. Структура соединений ф-лы 1, 2: C₃F₇O(C₃F₆O)_nCOOH, C₃F₇O(C₃F₆O)_nCF₂COCF₃. 1 з.п.ф-лы. 2 табл.

1. Состав для обработки твердых поверхностей на основе фторированного углеводорода, содержащий добавку, включающую фторированную карбоновую кислоту, отличающийся тем, что в качестве фторированного углеводорода он содержит циклический предельный перфторуглеводород и в качестве добавки смесь перфторполиэфирокислот и перфторполиэфиркетонов общей формулы соответственно C₃F₇O(C₃F₆O)_nCOOH и C₃F₇O(C₃F₆O)_n CF₂ COCF₃, где n 8 50, при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанная добавка 0,01 7,00
Циклический предельный перфторуглеводород До 100
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве циклического перфторуглеводорода он содержит перфтордиметилциклогексан.