Композиция для анодного электроосаждения (варианты)

 

Использование: получение окрашенных органических покрытий на токопроводящих поверхностях методом анодного электроосаждения. Сущность изобретения: композиция содержит, %: малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10, изопропиловый спирт 3,8-4,8, диацетоновый спирт 0,5-0,6, водорастворимый органический краситель - хромсодержащий моноазокраситель. "Желтый 3 для алюминия" или "оранжевый 2Ж для алюминия" 0,06-3,030, нейтрализатор 0,9-1,1, дистиллированная вода остальное. В качестве красителя в композиции используется высокохлорированный фталоцианин меди или тетрахлорфталоцианин никеля. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к получению окрашенных органических покрытий на токопроводящих поверхностях методом анодного электроосаждения и может быть использовано в машиностроении, в радиотехнической, электронной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в том числе для получения декоративных покрытий на товарах народного потребления.

Известна композиция для анодного электроосаждения на основе грунтовки ВКФ-093 (ТУ 6-10-889-74). Грунтовка ВКФ-093 представляет собой суспензию пигментов (титановые белила, алюмосиликатный пигмент, хромат стронция, силикохромат свинца, сажа и иногда железооксидный пигмент) в водоразбавляемом лаке ВА-133.

Недостатком аналога является низкая седиментационная устойчивость ее водных суспензий, что требует принудительного перемешивания в процессе работы, небольшая цветовая гамма (серая, черная и красно-коричневая), не позволяющая использовать композиции для получения ярких, декоративных покрытий. Кроме того, изготовление грунтовок является достаточно трудоемким процессом, включающим стадии замеса лака с пигментами с последующим длительным и энергоемким диспергированием смеси на различного рода диспергирующих устройствах.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является композиция для анодного электроосаждения на основе грунтовки ВКЧ-0207 (ТУ 6-10-1654-83), содержащая, мас.

1. Грунтовку ВКЧ-0207, включающую 15,0-17,0 Лак КЧ-0125, 11,6-13,1 в том числе: Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой - 7,5-8,5 Органические растворители, 4,1-4,6 в том числе: Изопропиловый спирт 3,3,-3,7 Диацетоновый спирт 0,8-0,9 Пигменты, 3,40-3,90 в том числе:
Технический углерод (сажа) 0,07-0,08
Титановые белила 1,63-1,89
Алюмосиликатный пигмент 0,65-0,74
Хромат стронция 0,25-0,28
Силикохромат свинца 0,15-0,17
Микротальк 0,65-0,74
2. Триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака 0,85-0,95
3. Дистиллированная вода Остальное
Для приготовления рабочих композиций к грунтовке ВКЧ-0207 добавляют требуемое количество нейтрализатора триэтиламина или 25% -ного водного раствора аммиака, массу перемешивают до однородности, а затем при непрерывном перемешивании добавляют дистиллированную воду до требуемых значений концентрации. Композиция перемешивается 4-6 ч, после чего проверяется на соответствие требуемым по техническим условиям показателям: величине H, сухому остатку, температуре.

Процесс окрашивания осуществляется на предварительно обезжиренную поверхность изделия в течение 1,5-2 мин при напряжении 150-300 В. После чего изделие извлекается из окрасочной ванны, промывается водой и отверждается при 180^oC в течение 30 мин.

Недостатками прототипа являются низкая седиментационная устойчивость композиции, требующая интенсивного принудительного перемешивания, низкая работоспособность (особенно в условиях периодической эксплуатации) композиций, очень ограниченная цветовая гамма (только серый цвет) покрытий и высокая температура отверждения покрытий. При снижении температуры отверждения ниже 180^oC даже при увеличении времени отверждения в 2-3 раза нельзя добиться получения качественных покрытий с хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами.

Задача изобретения разработка композиций для анодного электроосаждения, обладающей высокой седиментационной устойчивостью и работоспособностью, позволяющей получать покрытия с хорошими физико-механическими и химическими свойствами при более низких температурах отверждения, а также в значительном расширении цветовой гаммы покрытий.

Поставленная задача решается путем создания композиции для анодного электроосаждения, включающей малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой, изопропиловый спирт, диацетоновый спирт, нейтрализатор, окрашивающий компонент, дистиллированную воду, в которой в качестве окрашивающего компонента использован водорастворимый органический краситель "Желтый 3 для алюминия" или "Оранжевый 2Ж для алюминия", при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10
Изопропиловый спирт 3,8-4,8
Диацетоновый спирт 0,5-0,6
Водорастворимый органический краситель 0,06-0,30
Нейтрализатор 0,9-1,1
Дистиллированная вода Остальное
Второй вариант композиции отличается тем, что в качестве окрашивающего компонента она содержит хлорзамещенный металлфталоцианин высокохлорированный фталоцианин меди для тетрахлорфталоцианин никеля, при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8-10
Изопропиловый спирт 3,8-4,8
Диацетоновый спирт 0,5-0,6
Нейтрализатор 0,9-1,1
Хлорзамещенный металлфталоцианин 0,06-0,30
Дистиллированная вода Остальное
В качестве водорастворимых органических красителей могут быть использованы хромсодержащие моноазокрасители "Желтый 3 для алюминия" (Кислотный желтый 4КМ") или "Оранжевый 2Ж для алюминия" Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М. Химия, 1977, с. 302-303) (ТУ 6-14-515-70), а в качестве хлорзамещенных металлфталоцианинов - высокохлорированный фталоцианин меди (CuФц CL_15-16) (ТУ 6-14-408-76) или тетрахлорфталоцианин никеля (NiФцCl₄)(Химия синтетических красителей. /Под. ред. К.Л. Венкатарамана. Химия, 1977, т.5).

Все окрашивающие компоненты представляют собой мелкодисперсные порошки, окрашенные в характерный цвет.

Необходимо отметить, что только при наличии всей совокупности существенных признаков заявляемого изобретения возможно достижение указанного технического результата. С выходом за заявленные интервалы содержания компонентов в большую или меньшую стороны наблюдается ухудшение внешнего вида покрытий или снижение физико-механических и химических свойств покрытий.

Пример 1. В емкость для приготовления композиции загружается лак КЧ-0125 (содержание остатка 65 мас.) 12,3 г (малеинизированного полибутадиена, модифицированного фенольной смолой 8,0 г; изопропилового спирта 3,8 г; диацетонового спирта 0,5 г, триэтиламин 0,9 г (1,2 мл). Смесь тщательно перемешивается в течение 15-30 мин. В другой емкости готовится водный раствор красителя: сначала к 0,06 г водорастворимого красителя "Желтого 3 для алюминия" добавляется 4 г (мл) дистиллированной воды, смесь перемешивается до образования однородной кашицы, затем сюда же заливается остальная вода в количестве 82,74 г (мл), масса перемешивается до полного растворения красителя (30-40 мин), после чего сразу же выливается при энергичном перемешивании в нейтрализованный лак КЧ-0125. Смесь перемешивается в течение 2-3 ч до образования однородного раствора (проба по капле на стекле), фильтруется и проверяется на соответствие показателям:
1. Сухой остаток композиции, мас. 8-10
pH композиции 6,7-7,1
Температура, ^oC 17-20
Примеры с другими предлагаемыми количественными значениями компонентов представлены в табл.1.

Приготовленные композиции заливаются в ванну анодного электроосаждения, изготовленную из нержавеющей стали, являющуюся катодом, окрашиваемое изделие (анод) загружается в ванну, процесс окрашивания проводится при напряжениях 50-200 В в течение 1-2 мин. После окраски изделия извлекаются из ванны, промываются водой и высушиваются при 130-180^oC в течение 0,5-1,5 ч.

Проверка качества покрытий по их внешнему виду, защитным свойствам и твердости проводится через сутки после их отверждения.

Внешний вид покрытий оценивается визуально.

Защитные свойства покрытий контролируются с использованием следующих методик.

1. Влагостойкость определяется в гидростате Г-4. За цикл принималась выдержка образцов при 38-42^oC и относительной влажности 98-100% в течение 12 ч. После этого следует выдержка в течение 12 ч при 18-20^oC при том же значении относительной влажности.

2. Щелочестойкость определяется в 10%-ном водном растворе КОН при 18-20^oC. Образец с покрытием подключается анодно к источнику постоянного тока при напряжении 25 В. Моментом разрушения покрытия считается достижение плотности тока, проходящего через образец, значения 0,1 мА/см².

3. Спиртобензостойкость определялась в спирто-бензиновой смеси (1:1) при одновременном воздействии на испытуемый образец ультразвука частотой 18-20 кГц.

4. Твердость покрытий оценивается по набору карандашей "Конструктор" через сутки после отверждения покрытий.

5. Седиментационная устойчивость.

В процессе перерывов в работе установок электроосаждения на дно ванны выпадает осадок, состоящий из пигментов и адсорбированного на нем пленкообразователя.

Седиментационная устойчивость композиций (на основе грунтовки ВКЧ-0207 и предлагаемой) оценивается временем их принудительного перемешивания, необходимым для перевода расслоившейся композиции в однородное по всему объему ванны состояние. После этого ванна окраски может быть запущена в работу.

Результаты испытаний, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что при окрашивании изделий в предлагаемых композициях могут быть получены защитно-декоративные покрытия желто-оранжевой и сине-зеленой цветовой гаммы.

Интервал температур отверждения покрытий находится в пределах 130-180^oC, тогда как покрытия грунтовкой ВКЧ-0207 могут отверждаться при 180-200^oC.

Физико-механические и химические свойства покрытий из предлагаемых композиций, отвержденные по любому из представленных в таблице 2 режимов находятся на уровне значений соответствующих показателей прототипа, отвержденных по стандартному, гостированному режиму (180^oC, 30 мин или 200^oC, 15 мин) и даже превосходят их (по щелочестойкости).

Отверждение покрытий из грунтовки ВКЧ-0207 (прототип) при 130 и 150^oC в указанное время не позволяет получить покрытия с хорошими эксплуатационными свойствами. Покрытия плохо отверждены мягкие, соответствуют значению "ТМ" и "2М" по карандашу "Конструктор", у них в несколько раз хуже физико-химические свойства: влагостойкость, спиртобензостойкость и щелочестойкость.

Снижение температуры отверждения покрытий (независимо от времени их отверждения) позволяет значительно расширить область их применения, особенно при окрашивании изделий из алюминия и его сплавов, так как при температурах, например 150^oC может наблюдаться ухудшение их конструкционных свойств, а также плавание низкотемпературных припоев, которыми они паяны.

Кроме того, снижение температуры отверждения позволяет получать покрытия более светлых тонов и тем самым также способствует расширению области их использования, что особенно важно при окрашивании товаров народного потребления.

Формула изобретения

1. Композиция для анодного электроосаждения, включающая малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой, изопропиловый спирт, диацетоновый спирт, нейтрализатор, окрашивающий компонент, дистилированную воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве окрашивающего компонента водорастворимый органический краситель при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8 - 10
Изопропиловый спирт 3,8 4,8
Диацетоновый спирт 0,5 0,6
Водорастворимый органический краситель 0,06 0,30
Нейтрализатор 0,9 1,1
Дистиллированная вода Остальное
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве водорастворимого органического красителя хромсодержащий моноазокраситель "Желтый 3 для алюминия" или "Оранжевый 2Ж для алюминия".

3. Композиция для анодного электроосаждения, включающая малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой, изопропиловый спирт, диацетоновый спирт, окрашивающий компонент, нейтрализатор, дистиллированную воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве окрашивающего компонента хлорзамещенный металлфталоцианин при следующем соотношении компонентов, мас.

Малеинизированный полибутадиен, модифицированный фенольной смолой 8 - 10
Изпропиловый спирт 3,8 4,8
Диацетоновый спирт 0,5 0,6
Нейтрализатор 0,9 1,1
Хлорзамещенный металлфталоцианин 0,06 0,30
Дистиллированная вода Остальное
4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что она в качестве хлорзамещенного металлфталоцианина содержит высокохлорированный фталоцианин меди или тетрахлорфталоцианин никеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2