Способ получения полимерного покрытия на металле Советский патент 1983 года по МПК B05D5/10 B29C27/30 B32B27/32 

:о го Изобретение относится к получению полимерных покрытий на металлах, кон кретно покрытии на основе сополимера этилена с вйнилацетатом, устойчивых к воздействию влаги, которые могут быть использованы в нефтяной и газовой промышленности для защиты нефте- и газотрубопроводов и других металлических сооружений от коррозии ; Изьестен способ получения полимер ного покрытия на металле, включающий очистку и обезжиривание бензином поверхности металла, обработку водньс раствором низкомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАв), например, октадецилсульфонат натрия. Согласно этому способу поверхность металла предварительно обрабатывают водным раствором концентрацией 1,110,0 г/л 5-10 мин, сушат при SO-lOO накладывают полимерную пленку, напри мер, из сополимера этилена и винилацетата (содержание последнего 4-J.2% и прессуют 20-30 мин при 135-170®С и давлении 0,05-0,2 кг/см tfl Недостатком способа является дли.тельность его, связанная с обработкой металлической поверхности раст|вором ПАВ высокой концентрации. Это в значительной степени затрудняет осуществление непрерывного процесса модификации поверхности труб большого диаметра перед нанесением покрытия в заводских условиях. Кроме того, полученное покрытие обладает относительно низкой водостойкостью и адгезией. Цель изобретения - ускорение процесса и повьлиение водостойкости и адгезии покрытия. Данная цель достигается тем,что согласно способу получения полимерного покрытия на металле, включакяцему очистку и обезжиривание бензином поверхности 4eтaллa, обработку водным раствором поверхностно-активного вещества, сушку при 80-100 С, накладку полимерной пленки из сополиме ра этилена и винилацетата (СЭВА) при содержании последнего 4-12% и термопрессование, при давлении 0,050,2 кг/см в течение 20-30 мин, в ка честве поверхностно-активного вещест ва используют соединение общей форму -{ен-(Н2)х-(Сн-«н),,в D . А-СОНН1,ОН,,-, В-СООН, ОН ,СОМНС „Н.2т4, СОКНС,НбН(С„Н,„,,г, сон СзНьН(сн,Ы.г D-H,COOH,COONH4,COOK, т-4-Ю,пИ-4;хи(-4-9000, обработку проводят раствором с концентрацией 0,1-1 г/л, а термопресоо-г вание при 140-180 С. Применение в качестве модификаторов поверхности металлов высокомолекулярных ПАВ различной гидрофобности позволяет применять в качестве покрытия полимеры, имеющие полярную группу. Кроме того, благодаря высокой пленкообразующей способности высокомолекулярных ПАВ, для модификации поверхности металлов эффективны минимальные концентрации (0,12%-ные водные растворы). В качестве полимеров для покрытий используют сополимер этилена с винилацетатом ГСЭВА) с различньви содержанием винилацетатных ,(ВА) групп (т.е. полимеры различной полярности), полученный методом экструзии в, виде рукава на установке ЛРП-45-бОО. Толщина пленки составляет 250-300 мк. Характеристики СЭВА приведены в табл.1.I Пример. Перед нанесением полимерного покрытия на метсшл образцы стали 3 размером мм зачищают наждачной бумагой, обезжиривают бензином Б-70 и модифицируют поверхность путем смачивания в течение 3-5 с водным раствором высокомолекулярных ПАВ при концентрации 0,11 г/л. На 1 м поверхности металла расходуют 0,05 л раствора ПАВ. Для полного удс1ления остаточной влаги с поверхности образцов их в течение 3 мин сушат при 80-100°С. Затем на их IhoBepxHOCTb наносят полимерную пленку из СЭВА методом горячего прессования при давлении 0,05-0,2 кг/см и температуре 140-180 С в течение 20 мин. Это оптимальное время, необходимое для завершения формирования адгезионного слоя -и равномерного прогрева металла. Температуру прессования определяют, исходя из индекса расплава и терглической устойчивости HaHocHivraro полимера. Для СЭВА, содержаще:го различное количество ВА групп, TeivmepaTypa прессования равна 14р-180- С. Испытание адгезионно прочности клеевого соединения производят методом отслаивания под углом 180° на разрывной машине при скоросг ти отслаивания 50 мм/мин.Водостойкость; покрытия определяют измерением адгези-i онной прочности соединений по истече- I нию 200 ч кипячения в воде образцов. Данные об изменении адгезионной прочности в результате модификации поверхности металла различными по строению высокомолекулярными ПАВ и после 200 ч кипячения в воде по известному и предлагаемому способам приведены в табл.2. Результаты определения адгезионной прочности при различных условиях прессования приведены в табл.3. Увеличение адгезионных свойств и ВОДОСТОЙКОСТИ системы при модификации металлической поверхности водными растворами высокомолекулярных ПАВ достигается за счет образования на поверхности металла пленки полимерно Fo ПАВ. Эта пленка благодаря полимер ной природе и дифельной структуре прочно связывается с одной стороны полярными группами с обрабатываемой поверхностью и с другой - гидрофобными участками макромолекул с полимерным покрытием. Наряду с этим высокая пленкообразукицая способность позволяет сократит время модификации поверхности металла от 5-10 мин до однократного смачивания образца в течение 3-5 с. Возможность регулирования гидрюфильно-олеофильного баланса высоко.молекулярных ПАВ позволяет в ишроких .пределах изменять гидрофобность моди фицируемых поверхностей и таким обI

Т а б л и ц а разом обеспечить высокую адгезионную прочность и водостойкость полимерных покрытий различной химической структуры и полярности. Таким образом, предлагаемый способ модификации поверхности металла по сравнению с известным позволяет расширить диапазон адгезируемых покрытий, сократить время модификации поверхности металла в 100 раз, повысить адгезию иВОДОСТОЙКОСТЬ клеевого соединения при обычных и повышенных температурах в 1,5-2 раза. Предварительный расчет экономичес.кого эффекта от создания технологи.ческого процесса с использованием предлагаемого способа модификации металлической поверхности для производства пленочных .изоляционных материашов для магистральных трубопроводов доставляет 83 тыс.руб. на 1000 км поkpытия труб диаметром 1420 r-w.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛЕ, включахидий очистку и обезжиривание бензином поверхности металла, обработку водным раствором поверхностно-активного вещества, сушку при 80-100°С, накладку полимерной пленки из сополимера этилена и винилацетата при содержании последнего 4-12 и термопрессование при давлении 0,05-0,2 кг/см в течение 20-30 мин, отличаю;Щ и и с я тем, что, с целью ускорег ния процесса, повьвиения адгезии и водостойкости покрытия, в качестве поверхностно-активного вещества используют соединение общей формулы -(«JH-CHglx-lCH-dHL I I I А В D R-COHH,OH,,m + t, где В-СООН,9Н,СОНИС„,Н,2„4Ь COHHC H N (CnHq tlri i On U5HeH(JHs) г кл П-Ц,СООИ,СООНИ4,СООК-, ,)хм -4-ЯООО, обработку проводят раствором с кон- g центрацией 0,1-1 г/л, а термопрессо- вание при 140-180с.

Плотность, г/л Температура плавления,°С Индекс расплава, г/10 мин

I Средне-вязкостная молекулярная масса

0,942

0,925

98-102 98-104 1,24

2,7

26100

29300

ЯЯье

ф

я жSит

X XН10Н

10

о о п о

см

о о

го CN

О . Ч ГО

Ч

О VO

1Л

. ъ

и

го

tn ю 1Л VO

ч-( Ч-1 тЧ N

о

(N

о ю

о о

о

VO 1Л , 1Л

го

о о г-

(Г1

00

N го

о

1Л

г и

1

г

о

fO го

ъ го

ш 1Л

in

1Л

ЧН

тН

П ю OQ PQ Щ Щ

К dP dp dp dp dp (N fN ГМ СЧ N IN r-l V тН tH, «H -t тЧ

n CQ n m CQ n

888808

00 rt

Ч

О

ОЧ

о

tN

CO

ГО Ю тЧ ) тН

1Г

1Л

LO

1Л тН Полиэтилен высокого -CH(,)-CHjj - -CH давления СЭВА (4% ВА) сэвА (6% ВА) -. ,СЭВА (12% &А) -(я-енг)еоинг

л IПродолжение табл. 3 Полиэтилен высокого давления

СЭВА 4% ВА

-

12% ВА

0,2

0,01

0,2

12% ВА

0,01

0,01

0,2

Т аблицаЗ

20 30

3,5 3,4

36 20

3,9 4,2

20 30

4,6 4,3

13,0

20 30 20 13,4

5,3

5,6

30

140 (COOHH4V-(COOM) 1,0