Способ получения полимерного покрытия на металле

 

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 термопрессование при 140-180с.

а4Ю (11) МЯ); В 05 D 5/1-0 ; В 2 9 С 2 7 / 3 0;

В 32 В 27/32

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИЯР3 -(cH-сн2)»- (сн- н)—

А В Э где A-СОМН,1,0H,C„,Н1гз г >

В-г00й,0н,СОННСг, Н1,„«, C0MHG Hg< (CnИ0и д 1

: (з е (Юг), 13-н,COÎH,CÎÎÌÍ< CppК; а- ИО;П-44;ХИ 1-4-<3000

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (21) 3449804/23-05 (22) 21.04.82 (46) 07.12.83 ° Бюл. 9 45 (72) Л.Л.Митрохнна, О.И.Черников, Г.С.Поп, В.А.Миронов, В.Т.Скляр, A ° A ° Êà÷àí, В.М.Рябов и Н.В.Курганов (71) Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии

AH УССР (53) 678.029.5:669(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по эаявке Р 3217633/23-05, кл. В 29 С 27/30, 1981 (прототип). (54)(57) СПОООБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРЙОГ0

ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛЕ, включающий очистку и обез>киривание бензином поверхности металла, обработку водным раствором поверхностно-активного вещества, суггку при 80-1000С, накладку полимерной пленки иэ сополимера этилена и винилацетата при содержании последнего 4-12 и термопрессоваиие при давлении 0,05-0,2 кг/см в течение 20-30 глин, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ускорения процесса, повыг гения адгеэии и водостойкости покрытия, в качестве поверхностно-активного вещества используют соединение общей формулы обработку проводят раствором с концентрацией 0,1-1 г/л, а термопрессование при 140-180 С.

1058632 где

У, А-С0И Н1,0Н >СщН щлл

S-COO,0Н, CONHC H««, СОМИС Нб Й (Сн и „,«„ л сон (с,н, н(сн,,,;

3-Н)СООН)COOH q COO<, e+g q-1-4, хи -4-9000

Изобретение относится к получению полимерных покрытий на металлах, кон кретно покрытий на основе сополимера этилена с винилацетатом, устойчивых к воздействию влаги, которые могут быть использованы в нефтяной и 5 газовой промышленности для защиты нефте- и газотрубопроводов и других металлических сооружений от коррозии.

Иэьестен способ получения полимерного покрытия на металле, включающий 30 очистку и обезжиривание бензином поверхности металла, обработку водным раствором ниэкомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАВ), напРимеР, октадецилсульфонат натрия. л5

Согласно этому способу поверхность металла предварительно обрабатывают водным раствором концентрацией 1,110,0 г/л 5-10 мин, сушат при 80-100 С, накладывают полимерную пленку, напри-20. мер, иэ сополимера этилена и винилацетата (содержание последнего 4- 2% и прессуют 20- 30 >лин при 135-170 С и давлении 0,05-0,2 кг/см (1) .

Недостатком способа является дли,тельность его, связанная с обработ2 кой металлической поверхности раст вором ПАВ высокой концентрации. Это в значительной степени затрудняет осуществление непрерывного. процесса модификации поверхности труб большого диаметра перед нанесением покрытия н заводских условиях. Кроме того, полученное покрытие обладает относительно низкой нодостойкостью и адгеэией. 35

Цель изобретения - ускорение процесса и повышение водостойкости и адгеэии покрытия.

Данная цель достигается тем,что согласно способу получения полимер- 40 ного покрытия на металле, включающему очистку и обезжиривание бензином поверхности металла, обработку водным раствором поверхностно-активного вещества, сушку при 80-100 С, на- 45 кладку полимерной пленки иэ сополимера этилена и винилацетата (СЭВА) при содержании последнего 4-12% и термопрессование при давлении 0,050,2 кг/см в течение 20-30 мин в каI

50 честве поверхностно-активного вещест" ва используют соединение общей форму- (Ca- йх,)„- (Ск-Си) >55 обработку проводят растнором с концентрацией 0,1-1 г/л, а термопрессо-. нание при 140-180 С.

Применение в качестве модификаторов поверхности металлов высокомолекулярных IIAB различной гидрофобности поэнолявт применять в качестве покрытия полимеры, имеющие полярную группу. Кроме того, благодаря высокой пленкообразующей способности высокомолекулярных IIAB для модификации поверхности металлов эффективны минимальные концентрации (0,12%-ные нодные растворы).

В качестве полимеров для покрытий используют сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА) с различным содержа-. нием винилацетатных (BA) групп (т.е. полимеры различной полярности), полученный методом экструзии н. виде рукава на установке ЛРП-45-б00. Толщина пленки составляет 250-300 мк, Характеристики СЭВА приведены в табл.1. !

Пример. Перед нанесением полимерногс покрытия на металл образцы стали 3 размером 100 ° 20 2 мм зачищают наждачной бумагои, обезжиривают бензином Б-70 и модифицируют поверхность путем смачивания в течение

3-5 с водным растворожил нысокомолекулярных IIAB при концентрации 0,11 г/л. На 1 м поверхности металла расходуют 0,05 л раствора IIAB ° Для полного удаления остаточной влаги с поверхллости образцов их в течение мин сушат при 80-100оC. Затем на их, оверхность наносят полимерную пленку из СЭВА методом горячего прессова- ния при давлении 0,05-0,2 кг/см и температуре 140-180ОC в течение

20 мин. Это оптимальное время, необходимое для завершения формирования адгезионного слоя и равномерного прогрева металла. Температуру прессования определяют, исходя иэ индекса расплава и термической устойчивости наносимого полимера. Для СЭВА, содержащего различное количество BA групп, температура прессования ранна

140-180 С. Испытание адгезионноЯ прочности клеевого соединения. производят методом отслаивания под углом

180О на разрывной машине при скорост ти отслаивания 50 мм/мин. Водостойкость покрытия определяют измерением адгези онной прочности соединений по истечению 200 ч кипячения в воде образцов.

Данные Об изменении адгезионной прочности в результате модификации поверхности мвталла 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.

1058632

fO Таблица 1

0,925 0,925

100-105 98-104

0,63 1,24

О, 942

98-102

2,7 Средне-вязкостная молекулярная ññà 36400 29300

26100 увеличение адгеэионных свойств и .водостойкости системы при модификации металлической поверхности водными растворами высокомолекулярных GAB достигается эа счет образования на поверхности металла пленки полимерно- э

-го ПАВ. Эта пленка благодаря полимерной 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 пленкообразуюшая способность позволяет сократить время модификации поверхности метал- )5 ла от 5-10 мин до однократного смачивания образца в течение 3-5 с.

Возмокность регулирования гидрофильно-олеофильного баланса высбко.молекулярных ПАВ позволяет в широких .:пределах изменять гидрофобность модифицируемых поверхностей и таким обI

Фиэико-химические характеристики СЭВА

Плотность, r/ë

Температура плавления, Ñ

Индекс расплава, r/10 мин разом обеспечить высокую адгеэ ионную прочность и водостойкость полимерных покрытий различной химической структуры и полярности.

Таким образом, предлагаемый способ модификации поверхности металла по сравнению с известным позволяет расширить диапазон адгезируеьых покрытий, сократить время модификации поверхности металла в 100 раэ, повысить адгеэию и водостойкость клеевого соединения при обычных и повышенных температурах в 1,5-2 раза;

Предварительный расчет экономического эффекта от создания технологического процесса с использованием предлагаемого способа модификации металлической поверхности для производства пленочных изоляционных материалов для магистральных трубопроводов роставляет 83 тыс.руб. на 1000 км покрытия труб диаметроМ 1420 мм.

Содержание BA групп, Ъ

1058632

М Ф !!! ео ех камню мзнен

2I 4I Р N tt

g I4 0 m la! ь 3 L Oa Ia! аэ о

1 !

I

1

I

1 а о о

СЧ «-4 РЪ

Ю

РЪ с

ФР3 Я эо эм мэмн!

XI«ЕЩ еоонх хома

> М

МЪ 1:Е э3овц

II! q a, Э О о о

<«Ъ

<"Ъ . Ф о (Ч

РЪ

1О с

РЪ

<ч о с с

an an

iО an ala с с с а а Ч а л я ю с с с

«-4 «.4 «-4

lA an an с с

%4 «4 «4

an ю с с

«-4 %-4

in an с с

«-4

1г

6 я !« !

М 4

Э с

Ж IC

° 4 аА о

«.4 . a«4 «4

М с (Ч о с

«4 аА М МЪ. с с с о о о

1А М 1О с с с о о .о о а о о

M an

1 1

1 >ь!

1 I

1 I

I I

I х о

Р\ «-1 О\ (Ч an «.4 . и

1 и

1 ь о о о о

РЪ «Ф

° Ф ИЪ

«Ф

Г ж K о о в

«4 Е О

4 an 4ч!

5 х о

8 8

u и

l. 1 1

В

ы,1

m о о и

1 % ж ж

Г

Зф

8 и а @

1 I 1 и

I о и

1 I

1 Е о

4 о . М о

1 о

М о о х

I ж ц

q ж а о

И о

v о !

» ю4 о !!!

Э ео я1: ао х н

v,а 1Н

1 О

V I iO

О I Å.

М 1 Я

Ф I O

О I 0!II а о !

".И1 VX

ХХ1

4 l aaI

О 1 Я

Ж 1 О

m !Ох

Э 1 Х !

« l aal I«

I lO iO

3 е о ое М

Ig Э их хе

1 о о .3 IC а1 О! ж г Ф н Ц и буях о

Ф

И

3-w

Ж э-Щ

>в х х

%Р х

I

I ! Ъ-! I

1 1

I 1

1 1

I I

1

I !

I Ф!

1

1

I 1

I- 1

I 1

1 I

I 1

1 1

I 4, 1 ю о о о

« Ч О Л О о ю о о а а, а

an «1 И> Î О О Ъ ("Ъ ф и (Ч «Ф РЪ о л а л (Ъ Я с с с

«-4 г4 <"Ъ Ю Ю

4С« М

23 О!

Ф О I cO l I о u * и

1 I I 1 I I г йФ " и М а1аа Ю Ю 4Р daa Ю dP

a«I (Ч (Ч a«I 4Ч ««I (Ч

«4 «4 ««4 «4 %4 %-4 4 . с . . „.г .. юф ф Я Я б 6 ОО б С О

1058632 о е

XXI

Х ft 333

O O I

X O d3

33 Х3

ЕXOa

AOm

3йа

3 сЧ 1

М х

333

3ю

Х 3 о о

Р3 333

° 1

Ц 3

© 3

aá 3

Н I!

Е I .

Х I х I

Е 3 о сч о

3 Ъ ч.1 а-3

О iГ) ао Ф an ul чФ сЧ ч-4 с.4 ч"4 ч-3 j а-3 е л с-3

OO I3d холх

3ЪХ Ц

3 Ов5.

IRK » о о ao о о ч> о э ао о ч»

CV CO CO Ч О О Ф О О

Ръ Г ъ Г ъ сп Ф Ф съ п3 с ъ Г ъ

3 Н

О 3 О

О 3 а

Х 3 CI

I а о

М 3 О

v x

Мй 1. 3

a!I V !

Х 3 3 I

I П3 1 ох! а 1 4 I О 1

В !ОХ

Е I Х 3

mi I

Ф Ch Ф

М М л О г Ъ an O

М Ф М LO Ф Ф Ф Ф

Ю. Ф

Ъ л О

С3 Ь

М

1

3 Л Л an Л Л Л Л Л Л Л

% М М М г 3 г1 ч-3 ° 1 г< ч"4 а-3 ч-3 -4 ъ-3

C3a

М ь

3О Ю

a!I а

3л х и е

° . х ох

М л

РФ 1О in

М М о о о

Л ul Л

ul Л Р4 (Ч сЧ

М с ъ о о о о о о an

М ч-3 Ю

Ul Л

М М о о

an

О О. О О О

О О О О О л ul ul ul о

О Г W СЧ 3

Л CO 3" 3 Ф

С3 о

С3 о о о л

Са ч3 CO л сО о о

° 3 3 .л л о о

° 3 3

an in ж о

3 3

1

1

3 3

1 I

О I о х 8

v v

1 3 иГ

v 33 а

М с о и о и ж

1 иС о

1 и

М I о

1 и х

Ф В

I l

I I

В C

I 1

1 о о

3 М

333 Х

eg х 4

3 Ц хо

4 4 оо

1

3 » д, 4Р daa

3Ч (Ч

° 4 3%-4 и й и 6 и

3 И

33Ъ

33) P I

33Ъ 333

u u

0 е м

333 Ill

1 Х

О3: ое ох х х хе

Q aa3 е о а х ое и Е о о о л an л ж п

Я ж 3 3

« О и ж у g о и

v

I I 3

РЪ CO

Ф Ф

3 и 8 и

1 3 I 3

1

-Я х

Ф ) и

Й о I и ! 1

Фе 3 ж ах ж д u u

1 1 3 х х х

1

I

1 .- -, < ф

I дР daa бР 1

ГЧ (Ч (Ч 3

% 1 % 4 Ч 3 3

1

4 < 4 1

lg 333 333 1

1058632

Т а б л и ц а 3

Приклеиваемая пленка,, «««««»6»» ° ««»

Концентрация, г/л

»» «»

° ««««»««««4««й»а««»««

Полиэтилен высокого давления

Сн(С4 НУ) СИУ Сн(СООНН41 СН(СООТГ) 1 О

0„08

0,05

0,1

СЭВА (М Ш)

0,1 0„05

0,,2 0„08 (6В ВА}

1i0, 008

0,05

0,08

1,0

0,25

СЭВА (12% BA) 0 05

0,5

N»

1,0

0,08

Oi5

0 05

Продолжение табл. 3

Приклеиваемая пленка;

Режим

Адгеэионная прочность кг/см прессования температура, время, С мин

170

3,5

3 4

0,2

160

160 СЭВА 4% ВА

140

СЭВА 1 2 В ВА

0,2

150

0,01

170

CBBA 12% BA

0,2

13,0

140

0,01

13,4

150

° I

160

5,3

0,01

140

30 5,6

0,2

° Ь

la

Применяемое для модифнкации ПАВ давление кг/см !

»»Ю «« ° ° ° «»

Полиэтилен высокого! давления 0,01

0,01

0,2

ВИИИПИ Эаиаэ 9650/6 Тираж 689 Подписное

Филиал ППП "Патант", г.ужгород,ул.Прректная,4 ч

3,9

4,2

4,6

4,3

Время обработки, мин