СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И УГЛЕГРАФИТОВОЙ ОСНОВЫ Российский патент 2002 года по МПК C08J7/06 C08J7/04 C09K3/00 

Изобретение относится к составам для улучшения эксплуатационных характеристик полимерных покрытий, материалов и композитов и может найти применение в химической промышленности и в машиностроении.

Известен способ для активации поверхности углеграфитовой ткани, являющейся армирующим компонентом композиционного материала, и полимерных покрытий на резинотехнические изделия (РТИ) на основе N-метилпирролидона и нафтената кобальта, ускоряющий процесс сшивки полимерного связующего, применяемый в композиционных материалах и покрытиях [Современные проблемы машиноведения: Материалы научно-технической конференции./Под ред. д.т.н. проф. А.С. Шагиняна. - Гомель: ГПИ. 1998. - Т1. - 170 с.]. Недостатками данного состава являются невысокие значения прочности на сжатие для композиционных материалов и низкая прочность на изгиб покрытий на РТИ.

Перед авторами стояла задача улучшить эксплуатационные характеристики РТИ с покрытием и повысить прочность композиционного материала на основе углеграфитовой ткани и фенолформальдегидной смолы.

Поставленная задача достигается тем, что в состав для обработки поверхности на основе N-метилпирролидона и нафтената кобальта дополнительно введен триацетонамин, причем компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Нафтенат кобальта - 3,0 - 5,2
Триацетонамин - 0,8 - 1,0
N-метилпирролидон - 94,0 - 96,0
В процессе отверждения электроосажденных покрытий или пропитывающих ткани смол происходит образование межмолекулярных пространственных связей, сопровождающееся структурными превращениями пленкообразователя или смол.

Отверждение пленкообразователя в покрытиях чаще всего происходит под влиянием кислорода воздуха посредством различных энергетических воздействий: нагревания, УФ- и радиационного облучения, пропускания электрического тока и др. При использовании в качестве пленкообразователя растительных масел процесс отверждения осуществляется в две стадии. На первой стадии образуются непредельные гидроперекиси и происходит изомеризация двойных связей по схеме:

На второй протекает комплекс химических превращений, приводящих к образованию трехмерной сетки за счет окислительной полимеризации:

Независимо от условий осуществления процесса пленкообразования всегда стремятся к его ускорению и проведению с минимальными энергетическими затратами.

Ускорителями процесса отверждения покрытий являются соли одноосновных органических кислот. Так присутствие нафтената кобальта обуславливает протекание реакций, приводящих к ускорению распада гидропероксидов и образованию радикалов. Введение в смеси триацетонамина инициирует процесс образования радикалов. Совместное воздействие нафтената кобальта и триацетонамина приводит к образованию большого количества пространственных связей и формированию более развитой, чем обычно, трехмерной полимерной структуры, что в свою очередь повышает эластичность покрытий и улучшает их физико-механические свойства.

Обработка углеграфитовой ткани предлагаемым составом способствует уменьшению краевого угла смачивания и, как следствие, более полному проникновению связующего в ткань, предотвращению образования пустот (воздушных пузырей). Наличие на поверхности ткани нафтената кобальта и триацетонамина способствует, как и в случае отверждения покрытий, более полному протеканию процесса образования пространственно сшитой структуры полимерного связующего.

Состав готовят смешением компонентов в указанной последовательности, взятых согласно рецептуре. Как видно из примеров и таблицы, введение триацетонамина более 1 мас.% или менее 0,8 мас.% не способствует достижению поставленной цели. Введение менее 0,8 мас.% не улучшает эластичность и др. эксплуатационные свойства. Концентрация более 1 мас.% приводит к возрастанию скорости поликонденсации, что снижает когезионную прочность в объеме и образованию трещин как в покрытии, так и в композиционном материале.

Эффективность применения предлагаемого состава для обработки покрытий на поверхности РТИ перед термообработкой и углеграфитовых тканей перед пропиткой смолами хорошо иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное полимерное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Лак КЧ-0125 - 15,0
Аммиак - 2,1
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - 1,0
Вода - До 100
Пример 2. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Грунтовка ВКФ-093 - 18,0
Аммиак - 2,4
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - 1,0
Вода - До 100
Пример 3. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Уралкидная смола - 15,0
Аммиак - 2,4
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - - 1,0
Вода - До 100
Осаждение во всех примерах осуществляется при 18-25^oС, напряжении 120-140 В в течение 120 с, затем образцы промывают проточной и дистиллированной водой. После промывки образцы обрабатывают предлагаемым раствором состава / мас.%/:
Нафтенат кобальта - 3 - 5,2
Триацетонамин - 0,8 - 1
N-Метилпирролидон - 94 - 96
Обработку проводят при температуре 18-25^oС в течение 1-5 мин. Обработанные образцы термообрабатывают при температуре 180^oС в течение 40 мин.

Пример 4. Из углеграфитовой ткани вырезают листы размером 100•100 мм и обрабатывают предлагаемым составом, затем их сушат на воздухе. После сушки листы пропитывают фенолформальдегидной смолой, собирают в пакет и укладывают в пресс-форму и прессуют. Прессование проводят при 190-200^oС, 7-10 МПа, в течение 40 мин.

Оценку эффективности применения предлагаемого состава определяют по следующим параметрам:
- для резины - прочность на изгиб по ШГ-1, прочность сцепления покрытия с основой, антифрикционные свойства;
- для композиционного материала - прочность на сжатие, ударная вязкость, антифрикционные свойства.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет повысить эластичность покрытий на резине и прочность на сжатие композиционного материала на основе углеграфитовой ткани и фенолформальдегидной смолы, снизить коэффициент трения, продлить срок службы изделий. Проведенный патентно-информационный поиск показал, что это решение обладает новизной.

Изобретение направлено на получение составов для улучшения эксплуатационных характеристик полимерных покрытий, материалов и композитов и может быть применено в машиностроении и химической промышленности. Состав для обработки поверхности композиционных полимерных покрытий резинотехнических изделий и углеграфитовой основы перед пропиткой фенолформальдегидной смолой содержит 3,0-5,2 мас. % нафтената кобальта, 0,8-1,0 мас.% триацетонамина и 94-96 мас. % N-метилпирролидона. Улучшаются эксплуатационные характеристики резинотехнических изделий с полимерным покрытием и повышается прочность композиционного материала на основе углеграфитовой ткани и фенолформальдегидной смолы. 1 табл.

Состав для обработки поверхности композиционных полимерных покрытий резинотехнических изделий и углеграфитовой основы перед пропиткой фенолформальдегидной смолой, содержащий N-метилпирролидон и нафтенат кобальта, отличающийся тем, что дополнительно содержит триацетонамин и компоненты взяты в соотношении, мас.%:
Нафтенат кобальта - 3-5,2
Триацетонамин - 0,8-1
N-Метилпирролидон - 94-96п