Состав для обработки фторуглеродных полимеров Советский патент 1982 года по МПК C09K13/00 C09J5/02 

Изобретение касается смеси, которая содержит металлоорганическое и стабилизированное по отношению к воздействию атмосферы соединение щелочного металла, и может быть использовано для активирования поверхности политетрафторэтилена (тефлона) и других фторуглеродных полимерных материалов .

Политетрафторэтилен (тефлон) и другие фторопласты отличаются ценными физико-химическими свойствами, особенно устойчивостью против действия химических реагентов, относительно высокой температурой экстремальных электроизоляционных свойств, а также низким коэффициентом трения. .Благодаря этим преимуществам они находят все более широкое применение, хотя эти материалы относительно дороги и труднее перерабатываются, чем другие пластические массы. Особенно затруднительно осуществлять соединение, в частности склеивание, отдельных частей, изготовленных из этих материалов, а также их соединение с деталями, полученными из других материалов. Для склеивания фторуглеродных полимеров применяют предварительную обработку их поверхности.

Известен состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий 1%-ный раствор натрия в безводном жидком аммиаке С После такой обработки полимеры можно склеивать различными клеями, однако технология обработки является чрезвычайно опасной вслед.ствие склонности состава к самовоз:горанию.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и положительному эффекту состав для обработки фторуглеродных полимеров, со держащий щелочной металл, аромати. ческий углеводород, например антра20, цен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель 2.

Однако известный состав чувствителен к действию атмосферной среды и кислорода, в связи с чем он мало стабилен и склонен к сомовоспламенению, а также активность его падает во времени.

Цель изобретения - повышение стабильности при хранении на воздухе. Поставленная цель достигается тем, что состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический угле водород, выбранный из группы, включающей антрацен, нафталин, фенантре и дифенил, и органический растворитель, дополнительно содержит полимер, выбранный из группы, включающей папиизобутилен, полистирол, поливинилозобутиловый эфир, полиоксиэтилен и их смеси, при сл.едующем соотношении компонентов, вес.ч.: Щелочной металл 0,64-3,2 Ароматический углеводород 3,25-18 Органический растворитель 40,6-87 Полимер0. .95-50,85 В качестве органического растворителя состав содержит алифатически или циклоалифатический эфир, или его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом. Кроме того, состав дополнительно содержит 0,039-3,3 . кроненэфира формулы .(0-CHi-CHa)v« -Ох ЧО-СНа-СН.Ь-Огде m + п 2-10. Активирование поверхности, фторуглеродных полимеров указанной смесью ocyщecтвляютl нанесением на предмет слоя достаточной толщины (например 1 мм) и воздействием это го слоя в течение необходимого промежутка Времени (30-300 с). При таком активированиинет необходимости поддерживать какую-либо защитную ат мосферу, поскольку разложение смеси на воздухе происходит так медленно, что ее активность в достаточной мере сохраняется при контакте с атмосферой даже спустя несколько часов. Благодаря этому устраняется самовоспламеняемость состава, в результате чего манипуляции с ним становятся значительно безопаснее. Получение состава для активирования хотя и осуществляется очень просто, однако предпочтительнополучать сме в защитной атмосфере. Полученный со став устойчив при хранении в закрытом сосуде при температуре около 20° С даже в течение нескольких меся цев . Активность его может быть легк проконтролирована, так как в активном состоянии он имеет интенсивную окраску, и наоборот, в неактивном состоянии бесцветен или имеет цвет от желтоватого др коричневатого. Состав также может сохраняться в металлических тюбиках, что дае.т воз можность очень просто повторно прим нять активирующий состав прежде всего в единичных случаях применения или в случае активирования маленьких предметов из фторопластов. Однако указанный активирующий состав также с большим успехом может быть применен при серийного производстве, например, осуществляемом по непрерывному принципу для ленты фторопласта шириной 30 см. В этом случае расход активирующего состава невелик и составляет, как правило, мерее 50 г/м . Удаление остатков состава не создает затруднений. При серийном способе.активирования, т.е. непрерывном, отмывка может быть достигнута горячей водой с добавкой пов.ерхностно-активного соединения и в некоторых случаях взятого в небольшом количестве органического растворителя, например ксилола. Отдельные маленькие предметы могут быть отмыты после активирования преимущественно такими органическими растворителями, как хлороформ, ксилол, толуол. Качество поверхности политетрафторэтилена, который активирован предлагаемым составом, сравнивают с качеством поверхности политетрафторэтилена, который при прочих равных , условиях обрабатывают раствором натрийнафталина в тетрагидррфуране в атмосфере аргона. Активированную поверхность политетрафторэтилена склеивают эпоксидным клеем CHS-эпокси 15 при применении катализатора В 3. Исследования на прочность производят в соответствии с CSN 668 510. Полученное значение сопротивления сдвигу клеевого соединения, осуществленного при применении известного состава, составляет 42,6 кг/см, а при приме-, t нении предлагаемого состав. - 43,8 кг/см. Оба состава практически дают одинаковые результаты, так чта при более благоприятных условиях и при определенных обстоятельствах, при которых известные методы вообще не могут быть применены (например, в случае имеющих большую площадь поверхности предметов) , может быть достигнуто равнозначное действие. Пример 1. Активировающий .состав получают посредством обменного взаимодейтсвия в згшдатной атмосфере 0,11 моль натрия, 0,10 мольнафталина, 40 г полиизобутилена (молекулярный вес примерно 45000),.100 мл сухого тетрагидрофурана и 5 г кроненэфира. Полученную смесь наносят при доступе воздуха на поверхность политетрафторэтилена слоем толщиной 12 мм и 5 мин смесью воздействуют на указанную поверхность. После этого остаток активирующей смеси удаляют, в результате чего получают пригодную для склеивания поверхность поли тетрафторэтилена. Пример 2, Состав получают аналогично примеру 1 посредством вз имодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 25 г палистиро ла (молекулярный вес примерно 50000 и 100 мл сухого тетрагидрофурана. П склеивании с активированной поверхHotfTbw политетрафторэтилена получаю значение сопротивления сдвигу клеевого соединения, равное 43,.8 кг/см Пример 3. .Состав, полученный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 11 г поливинилизобутилового эфира .{К 100-200 и 100 мл тетрагидрофура на, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании сопротивление сдвигу 44 кг/см1 Пример 4. Состав, полученный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль калия, 0,10 моль дифенила, 25 полистирола и 100 мл сухого тетрагидрофурана, создает посредством воздействия на поверхность политетр фторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Полученное значение сопротивления сдвигу составляет 40 кг/см .Пример 5. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредство обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 11 г поливинилизобутилового эфира, 50 мл толуола и 50 мл сухого тетрагидрофурана, создает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность. Пример б. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредство ;обменного взашмодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль антрацена, 25 г полистирола и 100 мл сухого 1,2диметоксиэтана, дает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность. Полученное значение сопротивления i с двигу составляет 43 кг/см, П р и м е р 7, Состав, полученный аналогично примеру 1 посредство обменного в.занмодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 13 г полистирола, б г поливинилизобутилового эфира и 100 мл тетрагидрофурана, дает после активирования по литетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность. П р и м е р 8. Состав, полученный аналогично примеру 2, дает посл активирования политетрафторэтилена поверхность, при1одную для склеивания.. Пример 9. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 6 г поливинилизобутилового эфира , 120 мл сухого диэтилового эфира и 40 мл сухого тетрагидрофурана, дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг составляет 39 кг/см . Пример 10. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,1.1 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 30 г полистирола, б г полиоксиэтилена, 100 мл сухого тетрагидрофурана, 30 -мл сухого толуола и 2,5 мл сухого бензина (т.кип.35-90°С), дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания. Дозировка компонентов по примерам 1-10 приведена в табл.2. Пример 11. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль Натрия, 0,10 моль нафталина, 200 г полиизобутилена с молекулярным весом 10000 и 200 мл тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании результаты, аналогичные указанным выше. Прочность крепления на сдвиг 38 кг/см. Пример 12. Состав, полученный аналогично примеру 2, . посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафтали-. на, 1 г полистирола с молекулярным весом 3,000.000 и 100 мл тетрагидрофурана, при активировании поверхности политетрафторэтилена придает поверхности аналогичные свойства. Пример 13. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия. О ,05 моль нафталина, 25 г полистирола и 100 мл тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Пример 14.. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,2 моль нафталина, 25 г полистирола и 100 мл тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг 42,2 кг/см . П р и м е р 15. Состав, полученный аналогично примеру 2, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 г полистирола и 50 мл тетрагидрофурана, дает после воздействияг на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг. 43 кг/см.

Пример 16 . Состав ,цля обработки фторуглеродных полимеров, полученный ансшогично примеру 1 посред ством взаимодействия 0,11 моль натрия, О.,10.коль нафталина, 100 мл тетрагидрофуранар 5 г полиизобутилэфира и 10 г полистирола, дает при активировании поверхности политетрафторэтилена результаты, аналогичные указанным зыше примерам.

Пример -I. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия 0,10 мольфенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полиэтилена с молекулярным весом 4000 и 15 г полистирола, дает при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты. Прочность крепления на .сдвиг 41,2 кг/см.

Пример 18, Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль фенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полипропилена-(с молекулярным весом 4000) и 15 г полистирола, дает при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты.

Пример 19. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия О,11 моль натрия, 0,10 моль нафталана, 100 MJT тетрагидрофур-ана, 6 г полиоксипропилена и 15 г полистирола, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при, склеиваЮТи аналогичные результаты.

Пример 20. Состав для обработки фторуглеводородных полимеров получают аналогично примеру 1, однако дополнительно вводят 0,03 вес.ч. . кроненэфира. Провдость крепления на сдвиг - 44 кг/см ,

Пример21„ Состав, полученный аналогично примеру Л взаимодействием 0,11 моль лития, 80 мл тетрагидрофурана, 20 мл циклогексана, 0,11 моль Нафталина и 25 г полистирла, создает посредством обработки поверхности политетрафторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 38,7 кг/см.

Пример 22. Состав, полученный аналогично примеру 1 обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 мл тетра-. гидрофурана и 50 мл смеси ароматических углеводородов, содержащей бензол, толуол и ксилол в соотношении 1:1:1, и 25 г полистирола, дает подходящую поверхность для склеивания политетрафторэтилена. Прочность крепления на сдвиг 39,5 кг/см .

Пример 23. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,055 моль .натрия и 0,055 моль калия, 0,10 моль нафталина, 100 мл тетрагидрофурана и 25 г полистирола, дает после активирования политетрафторэЗгилена поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 42 кг/см.

Пример 24. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 100 лл тетрагидрофурана и 15,3 г эквимолярной смеси нафталина, дифенила и фенантрена и 25 г полистирола, дает после активирования политетрафторэтилена поверхность, пригоную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 42,1 кг/см.

Дозировка компонентов по примерам 11-24 приведены в табл.2.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достигнуть высоких показателей склеивания фторуглеродных полимеров. При йтом составы для обработки имеют большую стабильность, чем известные . . Формула изобретения 1. Состав для обработки фторугле родных полимеров, содержащий щелочной метсшл, ароматический углеводород, выбранный из группы, включающе антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель отличающийся тем,что, с целью повышения стабильности при хранении на воздухе, он дополнитель но содержит полимер, выбранный из группы, включающей пол 1изобутилен, полистирол, поливинилизобутиловый эфир, полиоксиэтилен.и их смеси, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: 0,64-3,2 Щелочный металл Ароматический 3,25-18 углеводород Органический раст воритель 40,6-87 0,95-5.0,8f Полимер 2.Состав по п. 1, о т л и ч а К) : щ и и с я тем, что Вкачестве органического растворителя он содержит алифатический или циклоалифатический эфир или его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом. 3.Состав попп. 1« 2, отличающийся тем,что он дополнительно содержит кроненэфир формулы см хСО-СНа-СНа),„-о б о CfeHio СО-сно.-СНо.Ь, - о где m + п 2-10, в количестве 0,039-3,3 вес.ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Cagle C.V. Handbook of Adhesive Bonding. New York, Me.Craw Hill Book Co. 1973, 1917-1921. 2.Патент США 2809130,кл.156-130, опублик.1957 (прототип).