СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2016 года по МПК C09J5/02 

Изобретение относится к области получения термостойких полимерных покрытий с использованием политетрафторэтилена (фторопласт-4) с улучшенными антифрикционными свойствами для применения в узлах трения, работающих в особо жестких условиях - при температуре до +250-+320°C и воздействии любых агрессивных сред, и может быть также использовано при изготовлении химической аппаратуры.

Известно, что фторопласт-4 обладает непревзойденной химической стойкостью, высокой температурой деструкции (+327°C) и отличными антифрикционными свойствами, однако покрытия на его основе, нанесенные на металл, быстро изнашиваются из-за плохой адгезии к металлам и ползучести (хладотекучести) при сравнительно невысоких механических нагрузках.

В ряде патентов, например патент RU 2301117 (С2 иностранного заявителя), описаны методы придания адгезионных свойств полиолефина, в том числе фторопласта-4, путем воздействия на их поверхность коронного электрического (тлеющего) разряда.

В патенте RU 2126810, C09J 5/02 от 27.02.1999, являющемся ближайшим прототипом заявленного технического решения, предлагается обрабатывать поверхность полиолефинов, в том числе галоидированных, в частности фторопласта-4, коронным (тлеющим) разрядом с последующей приклейкой к различным материалам, например к резине, клеями - изоционатным («лейконатом»), эпоксидным - смола ЭД-20 с полиамидным отвердителем марки Л-20 (низкомолекулярный полиамид на основе димеризованных кислот льняного масла).

Недостатками приведенного решения являются низкая прочность покрытия при воздействии механических нагрузок при межслойном сдвиге, ползучесть при сжатии, низкая теплостойкость, не превышающая +40-+50°С (при применении описанного клея, состоящего из эпоксидной смолы ЭД-20 и отвердителя Л-20), в то время как фторопласт-4 позволяет обеспечивать устойчивость к воздействию температуры +250°С не менее 10 лет и при температуре +300-+320°С - в течение 100 и более часов. Кроме того, активность фторопласта-4, как и других термопластов, подвергнутых воздействию коронных разрядов, сохраняется в течение ограниченного времени, после чего адгезия любых клеев к нему постепенно снижается до исходного состояния.

Целью настоящего изобретения является создание термостойкого высокопрочного покрытия, обеспечивающего устойчивость к длительному воздействию температуры +250°С и не менее 100 часов при +320°С, а также повышение срока сохранения адгезионных свойств фторопласта-4 после воздействия коронного разряда.

Поставленная цель достигается тем, что приклеивание политетрафторэтилена (фторопласта-4), подвергнутого коронному разряду с одной стороны, к металлической поверхности осуществляют путем накладывания на коронированную поверхность фторопласта-4 стеклоткани, пропитанной раствором - смесью диокиси дициклопентадиена и эпоксидной диановой смолы в соотношении от 50:50 до 90:10, содержащей в качестве отвердителя продукт взаимодействия в среде органического растворителя фенолформальдегидной смолы с борным ангидридом в соотношении от 5:95 до 30:70, и применяемого в количестве от 30 масс. ч. до 150 масс. ч. на 100 масс. ч. эпоксидной составляющей в пересчете на сухие продукты, причем препрег наносят на коронированную поверхность не позднее 3-х суток после воздействия коронного разряда, и таким образом получают стабильный при хранении двухслойный композит, который наносят со стороны препрега на металлическую поверхность, нагретую до +150-+200°С, с последующей прикаткой валиком или под прессом при удельном давлении от 2 кг/см² до 20 кг/см², и выдерживают в течение 2-5 минут.

Пример 1.

Получение отвердителя

В реактор с обогревом и мешалкой загружают 100 масс. ч. бутилацетата, после чего вводят 18 масс. ч. порошка борного ангидрида и 82 масс. ч. навалочной фенолформальдегидной смолы марки СФ-о10 (ГОСТ 18694-73), а температуру поднимают до +90°С. После перемешивания в течение 60 минут образуется продукт взаимодействия с молекулярной массой 600 и температурой плавления +120°С, который оставляют в растворенном виде.

Получение двухслойного композита

В ванну пропиточной машины загружают бутилацетатный раствор смеси мономерной диокиси дициклопентадиена, содержащей 52% эпоксидных групп (ТУ П-462-66), условно называемой циклоалифатической эпоксидной смолой, и эпоксидной смолы ЭД-16 в соотношении 70:30 в пересчете на сухое вещество, смешанный с раствором отвердителя, при соотношении сухих компонентов: смоляная часть:отвердитель - 100:90, и через него протягивают стеклоткань сатинового переплетения марки Т-10-80, осуществляя нанос 30% от веса стеклоткани за счет регулирования скорости протяжки. Далее полученный умеренно липкий препрег раскраивают по ширине ленты фторопласта-4 толщиной 800 мкм и накладывают его на фторопласт с небольшим усилием со стороны, подвергнутой воздействию коронного разряда. Двухслойный композит сворачивают в рулон и упаковывают в полиэтиленовую пленку. В таком виде он может храниться при +20°С в течение не менее шести месяцев.

Пропитанный состав впервые разработан авторами и впервые описан в заявляемом изобретении.

Нанесение покрытия

На металлическую поверхность, нагретую до +160°С, извлеченный из упаковки и разрезанный двухслойный композит накладывают со стороны поверхности с препрегом и прижимают с усилием 5 кг/см². После выдержки в течение 3-х минут двухслойный композит прочно приклеивается к поверхности металла, образуя прочное покрытие.

Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров, согласно таблице 1. Свойства покрытий приведены в таблице 2.

Изобретение относится к области получения термостойких полимерных покрытий с использованием политетрафторэтилена с улучшенными антифрикционными свойствами для применения в узлах трения, работающих в особо жестких условиях - при температуре до +250-+320°C и воздействии любых агрессивных сред, и может быть также использовано при изготовлении химической аппаратуры. Осуществляют приклеивание политетрафторэтилена, подвергнутого коронному разряду с одной стороны, к металлической поверхности путем накладывания на коронированную поверхность политетрафторэтилена стеклоткани, пропитанной раствором - смесью диокиси дициклопентадиена и эпоксидной диановой смолы, содержащей в качестве отвердителя продукт взаимодействия в среде органического растворителя фенолформальдегидной смолы с борным ангидридом, причем препрег наносят на коронированную поверхность не позднее 3-х суток после воздействия коронного разряда, и таким образом получают стабильный при хранении двухслойный композит, который наносят со стороны препрега на металлическую поверхность, нагретую до +150-+200°C, с последующей прикаткой валиком или под прессом. Изобретение обеспечивает создание термостойкого высокопрочного покрытия, обеспечивающего устойчивость к длительному воздействию температуры +250°C и не менее 100 часов при +320°C, а также повышение срока сохранения адгезионных свойств политетрафторэтилена после воздействия коронного разряда. 2 табл.

Способ нанесения термостойких антифрикционных покрытий с внешней поверхностью из политетрафторэтилена (фторопласта-4) толщиной от 50 мкм до 1000 мкм, подвергнутого воздействию коронного разряда и приклеиваемого к металлической поверхности, отличающийся тем, что его приклеивание осуществляют путем накладывания на коронированную поверхность политетрафторэтилена препрега - стеклоткани, пропитанной раствором диокиси дициклопентадиена и эпоксидной диановой смолы в соотношении от 50:50 до 90:10, содержащей в качестве отвердителя продукт взаимодействия в среде органического растворителя фенолформальдегидной смолы с борным ангидридом в соотношении от 5:95 до 30:70, и применяемого в количестве от 30 масс. ч. до 150 масс. ч. на 100 масс. ч. эпоксидной составляющей в пересчете на сухие продукты, причем препрег наносят на коронированную поверхность не позднее 3-х суток после воздействия коронного разряда, и таким образом получают стабильный при хранении двухслойный композит, который наносят со стороны препрега на металлическую поверхность, нагретую до +150-+200°C, с последующей прикаткой валиком или под прессом при удельном давлении от 2 кг/см² до 20 кг/см², и выдерживают в течение 2-5 минут.