Способ получения полимерных покрытий Советский патент 1980 года по МПК C08F2/58 

Изобретение относится к способам по лучения полимерных покрытий путем элек трохимической полимеризации (полимеризации инициируемой действием электрического тока),, оно может бытьь использовано в лакокрасочной, электронной и других отраслях промышленности. Известен способ получения полимерных покрытий путем электрохимической полимеризации виниловых мономеров или их смесей в присутствии электропроводящего соединения перекисного типа в среде полярного растворителя По этому способу необходимо пропускать электрический ток большой силы (импульс1« 1й толчок тока). За время пропускания тока О,О01 с образуется пленка полимера на катоде толщиной порядка долей микрона. Такая пленка не може быть применена с целью защиты от коррозиии. Полимер формируется в узком диапазоне значений рН раствора (рН- 3), что приводит к необходимости его регулирования при. помоши кислот НС н Н SCK CfiCH2COOH. Это, помимо усложнения реакционной системы, приводит к нежелательным последствиям: .а) ограничению выбора материала катода (подложки) металлами с высоким водородным перенапряжением, коррозионноусто йчивыми, б) выделению водорода, что ухудшает условия формирования полимерного покрытия и его свойства. Цель изобретения - упрощение технологии и улучшение физико-механических свойств покрытий. Эта цель достигается тем, что по способу получения полимерных покрытий, заключающемся в электрохимической полимеризации виниловых мономеров или их смесей в присутств1ш электропроводящего соединения перекисного типа в среде полярного растворителя, процесс проводят в присутствии 6О-80 % от объ&ла реакционной смеси воды при плотности тока 0,О5-0,6 мА/см, 371 Сущность изобретения заключается в следующем. В качестве растворителя используют смешанные водно-спиртовые, водно-диметилсульфокс1щнь е или водно-димет:(глс|ррмак{ид11ые смеси, растворяющие моно мер и электропроводящую добавку, я1М1шо вдуюся одновременно со1шициатором, но ие растворяющие образузсвдийся поли./1ер. При пропускании электрического тока происходит ионизация материала анода с образованием ионов, служащих катализаторами разложения присутствукадего пере кисного соединения. Например, в случае ||нода из железа имеет место реакщш 3/1. тон Эюионы железа реагируют с перекисью по реакции 2+2 3+ 1 ri« 2 .„ Те- SO - (2 |е + zOeс образование. ион-радикалов тшицзщэую щих реакцию полимеризации присутствую щего мономера 04 - и т. я. где М - мо.лекула мономера, . R - растущий радикал. Поскольку реакцш (1) и (2) протекают в приэлектродном. слое, при адсорб ции мономера, как это имеет в случае, происходит полимеризаци с образованием прочно сцепленного с по верхностью металла полимерного повдытия, Содержание воды в смещенном раств рителе составляет 6О-8О об.% в зависи мости от концентрашш персулы1)ата, а также природы и ко щентрации мономера В качестве элект эопровод5Щ1ей соинициирующей добавки используют персуяьф ты щелочных металлов и аммония при концентрации О,О5-О,15 мас.%. Водно-спиртовую смесь готовят см ешением воды, спирта (метанола, этанола этиленгликоля) и мономеров. Воду и спирт берут как правило в соотношении от 4:3. до 2:3 (по объему), концентрация мономера составляет 5-7 об.%. Кон центрация токопроводяшен добавки (она же соинициатор) составляет О,О50,13% от водно-спиртовой смеси. Плотпость тока при иаложсином напряжении 1,5-3,0 Ei не претилшаот 0,6 ма/см , причем допустюлы перорр 1В л в пропускании тока. Подложка выполняет роль анода, В качестве катода применяют някель, сталь или другой металл. Согласно предлагаемому способу в качестве мономеров для получения полимерных покрытий используют виниловые и другие мономеры и их смеси, причем соотношение исходных мономеров можно варыфовать в широких пределах. В качестве мономеров прил еняют, в частности, метилакрилат (МА) , винилацетат (ВА) , метилметакрилат (ММА) , бутил1 1етакрилат (БМА) стирол и другие мономеры. Процесс электрополитчлеризации протекает в течение 2-6 мин, после чего подложку с нанесенным полимернык по1фытием выдерживают в электролите без пропускания тока в течение 3-10 мин, а затем подвергают сушке (на воздухе , g. 30 М1Ш, при 8О С - 5 мин). П р и д.1 е р 1. В 700 мл раствора, содерясащего 30 об,%. метилового спрфта, 6 об.% метилового эфгтра акриловой кислоты (МА), 0,13 мас.% персульфата калия и остальное количество воды, вставлгпют никелевый цилиндр диаметром 10О и высотой 150 мм, служащий катодом. Внутри цилиндра подвешивают стальную пластинку площадью 196 см , подлежащую п:о1фытию, являющуюся анодоы. Подключают электрический ток силой 75 мА (плотность тока 0,37 мА/см). По истечении 4 мин электрический ток отключают, пластинку и сушат Юмин при 8О С. Толщзша пленки 38 мкм. Адгозия плешей 1 балл. После отключения тока полимеризация практически прекращается. Затем в раствор можно внести другую пластинку, подлежащую покрьггргю, и проводить форм1фование покрытия указанным cnocofx)M. Из одного раствора можно покрыть до 15-18 пластинок. Коэффиилент использования мономеров при этом достигает 90-95%. Скорос1Ъ формирования полимера на поверхности металлической поверхности 1,5% в мш1уту. Условия процесса получения полимерных покрытий приведены в Ta6ji. 1 (ш1ициатор он же электролит - 1,О5 г K2S2C)g, напряжение на электродах 1,5 - ЗВ, толщина покрытия 4О-60 мкм), свойства покрытий - в табл. 2.

Таблица2

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать покрытие технологичн и с хорошими физико-механ1Гческимис:вой ствами. Формула изобретения Способ получения полимерных покрытий путем электрохимической полисееризации випиловых мономеров или их смесей .в присутствии электропроводяи1е:го соединения перекисного типа в среде полярного растворителя, о т л и ч а гога и и с я тем, что, с целью упрощения технологии и улучшения физико-механических свойств покрытий, процесс проводят в присутствии 60-80% от объема реакционной смеси воды при плотности тока О,О5-О,6 мА/см Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 35548.82, кл. 2О4-72, опублик. 1971 (прототип).