СМАЗОЧНО-ИНГИБИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ "ЭПИЛАМ-АЭРО" И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНО-ИНГИБИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2011 года по МПК C10M147/04 C10M159/00 B05D5/08 C10N50/02 

Изобретение относится к процессам химической технологии, в частности к решению проблемы защиты металлических поверхностей от коррозии, влаги (гидрофобность) и износа для производства смазочных покрытий, и может быть использовано в различных областях промышленности.

Известен «ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ПОРИСТЫХ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ» RU 2038419 [1], содержащий политетрафторэтилен 50-60, стабилизатор из ряда одноосновных карбоновых кислот фракции С5-С10 общей формулы CxH_2x+1COOH 3-4, вода остальное.

Для защиты от коррозии используется фторсодержащий полимер, используемый также в качестве твердой смазки.

Недостатком известного ингибитора является наличие в составе воды, являющейся коррозионным фактором и ограничивающей область применения композиции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Ингибирующее покрытие от эксплуатационных отложений» RU 2269557 [2], содержащее адгезионный грунт, нанесенный на металлическую поверхность технологического оборудования и 3-4-слойное покрытие, выполненное из порошкообразного высушенного до влажности не более 3 мас.% политетрафторэтилена или политрифторхлорэтилена, стабилизированных в среде ацетилена, путем смачивания порошка полимера раствором стабилизатора Диафена НН, полученного растворением стабилизатора - Диафена НН в ацетоне при нагревании до 40°С, просушивания смеси полимера и стабилизатора при комнатной температуре, окончательного - при 80-100°С в течение 5 ч и прокаливания при 210°С в течение 1 ч, и выдержанное в течение 5-6 ч при температуре 220-230°С.

Композиция [2] обладает расширенным спектром действия, по сравнению с [1] благодаря отсутствию в составе воды, в то же время обладает низкой технологичностью из-за сложной многостадийной обработки поверхности объекта. Кроме того, у известной композиции низкие экономические показатели, связанные с большим расходом материалов. Недостатком также является узкая область применения, связанная с высокой трудоемкостью и невозможностью нанесения покрытия в труднодоступных местах.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение технологичности нанесения покрытия, повышение экономических характеристик покрытия, расширение области применения.

Технический результат достигается тем, что качестве носителя в композиции присутствует хладагент, композиция дополнительно содержит ингибитор коррозии ГИПХ в количестве 0,5-4 массовых процентов, а в качестве фторсодержащего полимера в композиции присутствуют производные перфторполиэфира молекулярной массой более 3000 в количестве 0,5-3 массовых процентов.

В качестве хладагента может использоваться смесь хладагентов из ряда: хладон, фреон, хладис.Указанные хладагенты широко распространены и позволяют достигнуть высоких характеристик технологичности, долговечности и прочности покрытия.

Технические Условия на ингибитор ГИПХ (ТУ 6-02-1341-86).

Скорость корродирования в воде некоторых металлов с покрытием, включающим фторсодержащий полимер ПЭФ с использованием ингибитора ГИПХ в количестве 2 мас.% и с покрытием без ингибитора (результаты сравнительных испытаний), приведена в таблице.

Материал образца Скорость корродирования, мм/год; при температуре испытания: Т=20°С Т=70°С Покрытие без ингибиторов Покрытие с ингибитором Покрытие без ингибиторов Покрытие с ингибитором     ГИПХ   ГИПХ Сталь Ст20 0.5 0.01 1.0 0.02 Ржавая сталь Ст20 1.1 0.02 2.8 0.03 Сталь/Медь 0.8 0.01 1.2 0.01

Из таблицы однозначно следует, что применение ингибитора коррозии увеличивает срок действия изделия со смазочно-ингибирующим покрытием.

В качестве фторсодержащего полимера в композиции могут быть использованы производные перфторполиэфира из ряда: ПЭФ, ПФПЭК, 6МФК. Указанные продукты содержат производные перфторполиэфира с молекулярной массой более 3000.

Композиция ПФПЭК выпускается в соответствии с ТУ 2612-011-58949915-2006, представляет собой раствор высокомолекулярной (ММ>3000) перфторполиэфиркарбоновой кислоты (ПФПЭК) во фторорганических растворителях.

Перфторполиэфиры ПЭФ, молекулы которых состоят из атомов углерода, кислорода и фтора, получают различными способами: ионной полимеризацией окиси перфорированных олефинов, фотоокислительной полимеризацией перфторолефинов, окислительной полимеризацией перфторолефинов в присутствии инициаторов. Продуктами окисления являются олигомеры фторангидридов перфторполиэфирокислот, которые затем преобразовывают в различные производные перфторполиэфирокислот (ПФПЭК) либо обрабатывают элементарным фтором с целью получения нейтральных перфторполиэфиров (ПЭФ). Ближайшим зарубежным аналогом ПЭФ является итальянский “Fomblin Y”.

Нейтральные перфторполиэфиры не имеют реакционноспособных групп, концевыми группами полимерной цепочки (1) могут быть -OCF₃, -OC₂F₅ и -OC₃F₇.

Молекулярную структуру нейтральных ПЭФ можно представить следующей формулой:

(1)-(CF₂O)n-(C₂F₄O)m-(C₃F₆O)I-,

где: n+m+I=5÷50.

ПЭФ представляют собой прозрачные, бесцветные, вязкие жидкости с очень низкой летучестью и высокой плотностью.

Химическая природа ПЭФ (высокая прочность связей С-O и C-F, пространственная защита, обеспеченная атомами фтора [2]) определяет высокую стабильность соединений, делая их пригодными для использования в агрессивных средах.

«6МФК» - коммерческое название перфторполиэфирокислоты, например, «6МФК-180», «6МФК-240». Указанные торговые марки ПЭФ, ПФПЭК, 6МФК, содержат производные перфторполиэфиров с молекулярной массой более 3000 и именно при их применении получают наиболее высокие результаты по долговечности наносимого покрытия. Таким образом, заявленный технический результат определяется выбором более высокомолекулярного покрытия.

Перфторполиэфиры и их производные образуют с носителем и хладоагентом устойчивую смесь со слабой химической реакцией между компонентами. При нанесении, например путем распыления, легкие фракции хладона улетучиваются, способствуя взаимодействию между компонентами тяжелых фракций и поверхностью на которую наносится покрытие (хемосорбция), образуя равномерную пленку наноразмерной толщины. Повышение технологичности происходит благодаря применению одностадийной операции нанесения покрытия. Повышение экономических характеристик покрытия происходит благодаря снижению расхода материалов. Расширение области применения происходит благодаря получению возможности нанесения покрытия в труднодоступных местах, например, во внутренней части кузова автомобиля.

Наносить композицию можно путем распыления с расстояния 0,1 до 0,5 см на чистую сухую, обезжиренную поверхность. Выбранные параметры нанесения обеспечивают высокую технологичность работ и равномерность нанесения покрытия.

После нанесения композиции поверхность может выдерживаться при температуре от +16°С до +32°С до полного испарения легких фракций хладагента. Указанная операция дополнительно повышает прочность и долговечность покрытия.

Толщина молекулярной пленки после улетучивания растворителя может составлять 1-7 нм. Толщина пленки выбрана исходя из того, что при понижении толщины пленки уменьшаются ее защитно-смазочные свойства, а при увеличении толщины свыше 7 нм снижается сцепление пленки с поверхностью, так как понижается величина хемосорбции. Кроме того, при повышении толщины пленки снижается механическая прочность покрытия.

Технико-экономическим преимуществом ингибитора является повышение эффективности защиты от коррозии, влаги (гидрофобность) и износа с одновременным снижением затрат на проведение процесса и возможность использования в реальных условиях массового и единичного производства.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено в промышленности для защиты металлических поверхностей и производства смазочных покрытий.

Использование: в различных областях промышленности для решения проблемы защиты оборудования от коррозии, влаги (гидрофобность) и износа. Сущность: композиция в качестве носителя содержит хладагент, в качестве фторсодержащего полимера содержит производные перфторполиэфира молекулярной массы более 3000 в количестве 0,5-3 мас.% и дополнительно содержит ингибитор коррозии ГИПХ в количестве 0,5-4 мас.%. Предпочтительно, производные перфторполиэфира выбраны из ряда: ПЭФ, ПФПЭК, 6МФК. В качестве хладагентов используют хладон, фреон или хладис. Композицию наносят путем распыления с расстояния 0,1-0,5 м на чистую, сухую, обезжиренную поверхность. Толщина молекулярной пленки после улетучивания растворителя может составлять 1-7 нм. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии, влаги и износа, повышение долговечности и прочности покрытия. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Смазочно-ингибирующая композиция, включающая фторосодержащий полимер, отличающаяся тем, что в качестве носителя в композиции присутствует хладагент, композиция дополнительно содержит ингибитор коррозии ГИПХ в количестве 0,5-4 мас.%, а в качестве фторсодержащего полимера в композиции присутствуют производные перфторполиэфира молекулярной массой более 3000 в количестве 0,5-3 мас.%.

2. Смазочно-ингибирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хладагента в композиции присутствует смесь хладагентов из ряда: хладон, фреон, хладис.

3. Смазочно-ингибирующая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве фторсодержащего полимера в композиции присутствуют производные перфторполиэфира из ряда: ПЭФ, ПФПЭК, 6МФК.

4. Способ нанесения смазочно-ингибирующей композиции по п.1, отличающийся тем, что смазываемую поверхность обезжиривают, высушивают и на подготовленную таким образом поверхность распыляют композицию с расстояния от 0,1 до 0,5 м.

5. Способ нанесения смазочно-ингибирующей композиции по п.5, отличающийся тем, что после ее нанесения смазанная поверхность выдерживается при температуре от +16 до +32°С до полного испарения легких фракций хладагента.

6. Способ нанесения смазочно-ингибирующей композиции по пп.4 и 5, отличающийся тем, что подбором объема композиции и времени окончательной готовности смазанной поверхности формируют на подготовленной поверхности мономолекулярную пленку толщиной от 1,0 до 7,0 нм.