Композиция для полимерных покрытий Советский патент 1981 года по МПК B05D1/04 

(54) КОШ103И1ЩЯ ДЛЯ ПОЛИМЕРНБК Изобретение относится к нанесению полимерных покрытий на металлы, в част ности к композиции для . нанесения по- лймерных покрытий на катод путём элект ролиза водных растворов, содержащих виниловые мономеры, и может бь1ть непользовано при производстве изоляционных, защитных и специальных покрь тий. Известна композиция для полимерных покрытий металла, включающая виниловый мономер, фоновую соль, органический растворитель и добавки спиртов, хинонов, меркаптана, тирфенола, ум(еньшанлцие образование полимера в растворе ij. Однако эти добавки в отдельных случаях тормозят скорость образования покрытия на поверхности изделия,, ухудшают качество пленок вследствие снижения молекулярного веса полнмера. Кроме того, способ.требует .применения огнеопасных органических растворителей, высокотоксичных веществ (меркапПОКРЫТИЙтан, тиофенол) и дегазации раствора, что усложняет его практическое использование, . Известна также композиция для.способа электролитического нанесения полимерных покрытий на металлы из растворов акриловых мономеров, где в качестве растворителя используют ВОДУ 1:2. Однако эта композиция применяет дорогостоя|цие сложш 1е производные акриламида, требует дополнительного обескислороживания раствора дегезацией, введения электропроводящшс д6бавок. Известна композиция для полимерных покрытий на металле, включающая акриловую кислоту 80 г/л, акриламид 4 г/л, формальдегид 200 мл/г (40%-ный раствор , персульфат аммония 0,4 г/л (электролит О. Процесс оптимален тфи плотности тока . В результате после 120-.180 мин индукционного периода на поверхности металла осаящается равномерная прозрачная пленка полимера со скоростью 0,0084 мг/см Хмин. Использование асимметричного переменного тока позволяет снизить индукционный период до 90-130 мин, а добавление в раствор солевого фона до 60-90 мин и увеличить скорость образования полимерного покрытия до 0,0:168 мг/см мин и 0,0336 Мг/см мин соответственно, т.е. в 2 и 4 раза 1,3 Недостатком известной композиции является длительное время электролиза за счет большого индукционного периода полимеризации. Кроме того, необходима обязательная предварительная очистка мономеров от ингибиторов, вво димых для стабилизации при хранении, в том числе от гидрохинона. Цель изобретения - ускорение образования полимерного покрытия и упрощения ее технологии. Поставленная цель достигается тем что КОМПОЗИ1ЩЯ для полимерных покрытий, включакицая акриловую кислоту, акриламид формальдегид, персульфат аммония или щелочного металла и воду дополнительно содержит гидрохинон при следующем соотношении компонентов, г/л: Акриловая кислота 10-600 Акриламид2-200 Персульфат0,1-10 Гидрохинон 0,001-50 Формальдегид (40%-й водный раствор) 20-200 ВодаОстальное Вопреки общеизвестному факту, что добавка гидрохинона ингибирует радикальную полимеризацию, обнаружено, что использова1ше его в сочетании с персульфатом в указанных вьше соотношениях позволяет резко ускорить процесс осаждения полимерной пленки на поверхности катода при электрохимиче ком иницировании полимеризации акриловых мономеров в водных растворах. Если мономерный раствор содержит тол ко гидрохинон без персульфата, то осаждения полимерной пленки не происходит . Пример 1.В двухкамерную стеклянную ячейку, разделенную фильт ром Шотта, запивают в каждую камеру по 25 мл электролита 1 (акриловой ки лоты 80 гУлч, акриламида 4 г/л, фор-,. мальдегида 200 мл/л - 40%-й раствор, персульфата аммония 0,4 г/л) и добав ляют в катодную камеру 0,8 г/л гидро хинона. В качестве катода используют 4 пластину из нержавеющей стали площадью 9,45 см, анодом служит платина. Пропускают ток плотностью 10 А/см. Процесс ведут при комнатной температуре. Через 10 мин (врец индукции на поверхности катода начинается осаждение полимерной пленки. После этого покрытие наносят в течение 40 мин. Ток отключают. Катод вынимают из ячейки, промывают водой, сушат при комнатной температуре, взвепшвают. Вес Полимерного покрытия 16,9 мг. Скорость осаждения 0,0447 мг/см. мин. По сравнению е известным индукционный период сокращается в 18 раз, а скорость нарастания покрытия возрастает в 5,3 раза. Покрытие однородное, прозрачное, равномерное по толщине на всей поверхности катода. Электросопротивле Ом/см ние пленки 10 , твердость по Бринеллю ,70 кгс/мм , , f т т и. . -/ / плотность 1,6 г/см . Покрытие обладает высокой адгезией. Процесс протекает аналогично, если в целях экономии мономеров анодную камеру ячейки заполнять раствором минеральной кислоты (серной, соляной, азотной). Пример 2. Осаждение полимерного покрытия на катод проводят аналогично примеру I, добавив в катоднзпо камеру 0,04 г/л гидрохинона. Анодную камеру заполняют 0,1 н. HnSO. Вес покрытия после 40 мин осаждения 87,8 мг. Скорость нанесения пленки 0,233 мг/ /см.мин. По сравнению с известным скорость возрастает в 2J,7 раз. Качество покрытия аналогично примеру 1. Пример 3. Нанесение полимерного покрытия осуществляют на стальной катод аналогично примеру 1 при плотности тока 10 А/см . Осаждение полимерной пленки начинается через 5 мин после включения тока. Индукционный период сокращается в 36 раз. Адгезия и качество покрытия аналогично примеру 1. Пример 4. Осаждение покрытия осуществляют на катоде РЬ при плотности тока 10 А/см из электролита 1 с добавкой 0,4 г/л гидрохинона и без него. Индукционный период бьш соответственно 35 мин и 75 мин. Добавление, гидрохинона сокращает BpeNm начала образования покрытия более, чем в 2 раза. Качество покрытия аналогично примеру 1.

Пример 5. По примеру 4 полимерное покрытие наносят на катод А1. Индукционный период продолжается в присутствии гидрохинона 15 мин, и бе него J80 мин. Добавка гидрозсинона сокращает время индукции в 12 раз. Качество покрытия аналогично примеРУ 1.

Пример 6. Полимерное покрытие наносят на стальной катод приплотности тока из электролита J, в котором вместо персуЛь ата а 1мония содержится персульфат калия 0,48 гУл в присутствии 0,4 г/л гидрохинона и без него. Индукционный период составляет соответственно 35 мин и J80 мин. В присутствии гид рохинона время начала образования пленки сокращается в 5 раз.

Пример 7. Осаждение покрытия осуществляют по примеру 6 при плотности тока 10 A/CMS В присутствии гидрохинона индукционный период равен 10 мин, а без него - 60 мин (сокращаеся в 6 раз) .

Пример 8, Нанесение полимерного покрытия осуществляют на стальной катод из электролита, содержащего акриловой кислоты 600 г/л, акриламида 200 г/л, формальдегида 200 мл/л (40%ный раствор) , персульфата аммония 10 г/л. Электролиз проводят в двухкамерном электролизере. Анодную камеру заполняют раствором 0,1 н. .. Б качестве анода используют платину. Плотность тока . Площадь катода 9,45 см Процесс ведут при комнатной температуре. Индукционный период начала образования полимерного покрытия равен 2 ч 50 мин. Скорость осаждения пленки на катоде 0,J185 мг/ /см.мин. Полимерное покрытие бесцветное, прозрачное с высокой адгезией и твердостью.

Пример 9. Полимерную пленку наносят на стальной катод по примеру 8, добав ив в катодную камеру 0,1 г/л гидрохинона. Ивщукционный период начала образования полимерной пленки равен 1 ч 10 мин, что в 2,4 Р за меньше, чем в примере 8. Скорость нанесения покрытия 0,978 мг/см -мин, что соответственно, в 8,3 раза выше чем в примере 8.

Пример 10. Нанесение полимерного покрытия на стальной катод осуществляют в условиях примера 8, добавив в катодную камеру 50 г/л гйдроx fHOHa. Скорость осаждения пленки

0,15 мг/см Мин, длительность индукционного периода 2ч, качество покрытия, как в примере 8. .

Пример 11. Электролиз мономерного раствора,содержащего акрилов й кислоты 10 г/л, акриламида 2 г/л, формальдегида 20 мл/л (40%-ный раствору; персульфата аммония О,J rjn проводят в двухкамерном стеклянном электролизере на стальном кагоде площадью 9,45 см при плотности тока . Аноднзпю камеру заполняют 0,1 н. . В качестве анода исг пользуют платину. Процесс ведут при комнатной те1«1ературе. Осаждение полимерной пленки на поверхности катода не происходит в течение 30 ч.

Пример 12. Нанесение полимерного покрытия на стальной катод осуществляют в условиях примера 11, добавив в катодную камеру 0,001 г/л гидрохинона. Индукционньм период равен 10 ч. Скорость нанесения покрытия 0,00029 мг/см мин. Добавка гидрохинона в католит вызывает образование полимерной пленки на поверхности катода в отличие от примера 11.

Пример 13. Электролиз мономеного раствора осуществляют в условиях примера 11, добавив в катодную камеру 0,5 г/л гидрохинона,

Шдукционный период начала осаждения полимера на катоде равен 15 ч, скорость нанесения покрытия 0,0002 мг /см мин. Качество покрытия как в примере 12.

Из примеров 7-13 следует, что введение в электролизный мономерньй раствор г.идрохинона в приведенных количествах интенсифицирует .процесс осаждения полимерного покрытия на поверхности металлического катода. При отсутствии гидрохинона процесс.либо совсем не идет (пример 11) , либо протекает с меньшей скоростью и большим индукционным периодом (пример 8.

Формула изобретения

Композиция для полимерных покрытий на металле, включающая акриловую кислоту, акриламид, формальдегид, персульфат аммония или щелочного металла и воду, отличающаяся тем, что,.с целью ускоре1шя образования полимерного покрытия и упрощения ее технологии, композиция дополнительно содержит гидрохинон при следующем со 87619188

отношении исходных компонентов, ffn:j. Патент Японии 49-23808, Акриловая кислота 10-600кл. 24 Н 4, опублик. 18.06.74. Акриламид 2-2002. Патент США 3434946, Персульфат - 0,1-10кл. 204-72, опублик. 25.03.69. Гидрохинон 0,001-50j 3. Колзунова Л.Г., Коварский Н.Я. Формальдегид {40%-ныйЭлектрохимически иницированная поливодный раствор) 20-200меризация акриловых мономеров в Остальноеных растворах. - Электрохимия, Источники информации,1978, т. 14, вып. 6, с. 861-864 принятые во внимание при экспертизе(прототип).