Композиция для анодного электроосаждения

 

Изобретение относится к получению окрашенных, прозрачных органических покрытий, наносимых методом анодного электроосаждения на токопроводящие поверхности и может быть использовано в электронной, радиотехнической, авиационной, автомобильной промышленности, машиностроении, для получения декоративных покрытий при производстве товаров народного потребления и др. Описывается композиция для анодного электроосаждения, включающая мас.%: водоразбавляемый лак на основе пленкообразователя, выбранного из группы продукта малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука и фенолфоррмальдегидной смолы и дегидратированного касторового масел, модифицированного канифолью, в органических растворителях 12,3-15,4; водонерастворимый органический краситель, выбранный из группы, состоящей из красителя дисперсного желтого З, дисперсного алого Ж, дисперсного красного 2С и красителя металлофталоцианинового, где М = Сu, Со, Ni, Fe, 0,05-0,4; нейтрализатор - триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака 0,9-1,1; дистиллированная вода - остальное. Технический результат - в разработке композиции для анодного электроосаждения, обладающей высокой седимантационной устойчивостью и работоспособностью, пониженной энергоемкостью, позволяющей получать покрытия с хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами при более низких температурах отверждения, а также значительным расширением цветовой гаммы покрытий. 2 табл.

Изобретение относится к области получения окрашенных, прозрачных органических покрытий, наносимых методом анодного электроосаждения на токопроводящие поверхности и может быть использовано в электронной, радиотехнической, авиационной, автомобильной промышленности, машиностроении, для получения декоративных покрытий при производстве товаров народного потребления и т.д.

Известны композиции для анодного электроосаждения на основе грунтовок ВАУ-0118/ВТУ НЧ 7-11-72/ и ВАУ-0150/ТУ 6-10-1599-77/. Грунтовки представляют собой суспензию пигментов /различные сочетания пигментов в зависимости от цвета грунтовки: титановых белил, хромата стронция, алюмосиликатного пигмента, силикохромата свинца, сажи, железооксидных пигментов/ в водоразбавляемом пленкообразователе ВУПФС-35 /ВТУ НЧ-7-11-72/, представляющем собой пентафталевый олигомер на соевом масле, модифицированный блокированными аллиловым спиртом изоцианатами.

Недостатком аналогов является низкая седиментационная устойчивость их водных суспензий, очень ограниченная цветовая гамма /в основном красно-коричневые и серые цвета/. Это связано с крайне узким ассортиментом пигментов, пригодных к использованию в водоразбавляемых материалах для электроосаждения, что обусловлено жесткими требованиями, предъявляемыми к ним: химическая инертность и чистота /полное отсутствие водорастворимых примесей/, высокая дисперсность и легкая диспергируемость, высокая кроющая способность и др.

Процесс изготовления грунтовок является достаточно длительным, трудоемким и энергоемким, включающим стадии замеса пленкообразователя с пигментными с последующим длительным диспергированием пигментной пасты на различного рода диспергирующих устройствах, стандартизации по цвету и другим показателя, фильтрации и фасовки.

Ближайшим аналогом является композиция для анодного электроосаждения на основе водоразбавляемых грунтовок ВКЧ-0207 /ТУ-6-10-1654-83/ или ВКФ-093 /ОСТ 6-10-427-79/, содержащая, мас.%: Водоразбавляемая грунтовка, - 15,0 - 17,0 включающая: водоразбавляемый лак /С.О. = 64 ± 1/ - 7,5 - 8,5 органический растворитель - 4,1 - 4,6 пигмент - 3,4 - 3,9 Триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака - 0,85 - 0,95 Дистиллированная вода - Остальное Состав лака КЧ-0125, на основе которого изготавливается грунтовка ВКЧ-0207, а также состав лака ВА-133 для грунтовки ВКФ-093 приведены ниже: Состав лака КЧ-0125, мас.%:
Малеинизированный низкомолекулярный полибутадиеновый каучук - 43,85
Фенолформальдегидная смола ZVA-194 - 31,21
Ионол /антиоксидант/ - 1,21
Изопропиловый спирт - 16,00
Диацетоновый спирт - 4,40
50%-ный раствор триэтиламина в изопропиловом спирте - 3,33
Состав лака ВА-133, мас.%:
Дегидратированное касторовое масло - 35,92
Льняное масло - 6,59
Глицерин - 1,58
Канифоль - 10,41
Малеиновый ангидрид - 10,50
Дистиллированная вода - 3,15
Диацетоновый спирт - 0,52
Изопропиловый спирт - 30,60
Ионол - 0,52
В качестве неорганических пигментов в обеих грунтовках /ВКФ-093 и ВКЧ-0207/ используют такие пигменты как титановые белила /рутил/, силикохромат свинца алюмосиликатный пигмент, технический углерод.

Для приготовления рабочих композиций к грунтовке ВКЧ-0207 /или ВКФ-093/ добавляют требуемое количество нейтрализатора - триэтиламина или 25%-ного водного раствора аммиака, массу перемешивают до однородности, а затем при непрерывном перемешивании добавляют дистиллированную воду до получения требуемых концентраций раствора. Композицию перемешивают в течение 4-6 ч, после чего контролируют на соответствие требованиям стандарта: величине pH, сухому остатку, температуре.

Процесс окрашивания осуществляют на предварительно обезжиренную токопроводящую поверхность изделия в течение 1,5-2,0 мин при напряжении 150-300 В. После этого изделие извлекают из окрасочной ванны, промывают водой и отверждают при температуре 180^oC в течение 30 мин.

Недостатками прототипа являются низкая седиментативная устойчивость композиции, требующая интенсивного принудительного перемешивания, низкая работоспособность /особенно в условиях периодической эксплуатации/ композиции, крайне ограниченная цветовая гамма покрытий/ только серый, черный и красно-коричневый цвета/ и высокая температура отверждения покрытий. При снижении температуры отверждения ниже 180^oC даже при увеличении времени отверждения в 2-3 раза нельзя добиться получения покрытий с хорошими защитными свойствами.

Сущность изобретения.

Изобретательская задача состояла в разработке композиции для анодного электроосаждения, обладающей высокой седиментативной устойчивостью и работоспособностью, позволяющей получить покрытия с хорошими физико-механическими и физико-химическими свойствами при более низких температурах отверждения, а также значительным расширением цветовой гаммы покрытий.

Согласно изобретению, предлагается композиция для анодного электроосаждения, включающая водоразбавляемый лак, окрашивающий компонент, нейтрализатор-триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака - и дистиллированную воду и отличающаяся тем, что в качестве водоразбавляемого лака она содержит лак на основе пленкообразователя, выбранного из группы продукта малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука и фенолформальдегидной смолы или продукта малеинизации сополимера льняного и дегидратированного касторового масел, модифицированного канифолью, в органических растворителях, а в качестве окрашивающего компонента - водонерастворимый органический краситель, выбранный из группы, состоящей из красителя дисперсного желтого З, дисперсного алого Ж, дисперсного красного 2С и красителя металлофталоцианинового, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водоразбавляемый лак на основе пленкообразователя, выбранного из группы продукта малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука и фенолформальдегидной смолы или продукта малеинизации сополимера льняного и дегидратированного касторового масел, модифицированного канифолью, в органических растворителях - 12,3 - 15,4
Водонерастворимый органический краситель, выбранный из группы, состоящей из красителя дисперсного желтого З, дисперсного алого Ж, дисперсного красного 2С и красителя металлофталоцианинового, где металл - Cu, Co, Ni, Fe - 0,05 - 0,4
Нейтрализатор-триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака - 0,9 - 1,1
Дистиллированная вода - Остальное
Все окрашивающие компоненты представляют собой мелкодисперсные порошки, окрашенные в характерный цвет.

В качестве водоразбавляемого лака могут быть использованы пленкообразователь ВКЧ-0125 /ТУ-6-10-200-218-79/ или резидрол ВА-133 /ТУ-6-10-1705-79/. Лак ВКЧ-0125 представляет собой продукт малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука СКДН-Н с добавкой фенолформальдегидной смолы ФЛ-0142 /ТУ-6-10-1804-81/, представляющей соконденсат резолкарбоновой кислоты /продукт обработки дифенилолпропана монохлоруксусной кислотой/ и формальдегида в среде этанола.

Резидрол ВА-133 представляет собой продукт малеинизации сополимера льняного и дегидратированного касторового масел, модифицированный канифолью.

Выпускаются в виде раствора в изопропиловом, диацетоновом спиртах с содержанием нелетучих веществ 64 ± 1%.

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 или физико-химических свойств покрытий.

Осуществление изобретения.

Пример 1. В емкость для приготовления композиции загружается лак КЧ-0125 /содержание сухих веществ 65 мас.%/ - 12,3 и органический краситель 0,05 г. Смесь перемешивают до однородности в течение 20 - 30 мин, после чего в нее добавляют триэтиламин 0,9 г /1,2 мл/, после чего перемешивание продолжают еще 15 - 20 мин, затем при непрерывном перемешивании в нейтрализованную массу вводят дистиллированную воду - 86,75 г/мл/. В начальный момент вода вводится небольшими порциями, затем после введения примерно трети общего количества воды в массу загружают все оставшееся количество воды. Перемешивание продолжают в течение 2-3 ч до образования однородного раствора /проба на стекле/, затем композицию фильтруют и проверяют на соответствие показателям:
1. Сухой остаток, мас.% 8-10
2. pH композиции 6,8-7,3
3. Температура, ^oC 18-24
Примеры с другими заявляемыми количественными значениями компонентов представлены в табл. 1.

Приготовленные композиции заливают в ванну для электроосаждения, изготовленную из нержавеющей стали и являющуюся анодом, окрашиваемое изделие загружают в ванну и окрашивают при напряжении 50-250 В в течение 1-2 мин. После окраски изделия извлекают из ванны, промывают водой и высушивают при температурах 130 - 180^oC в течение 15-90 мин.

Проверку качества покрытий проводят по их внешнему виду, защитным свойствам, твердости через сутки после их отверждения.

Внешний вид покрытий оценивают визуально.

Защитные свойства покрытий контролируют с использованием следующих методик.

1. Влагостойкость определяется в гидростате Г-4. За цикл принимается выдержка образцов при температуре 38 - 42^oC и относительной влажности в течение 12 ч. После этого следует выдержка в течение 12 ч при температуре 18 - 22^oC при той же относительной влажности.

2. Щелочестойкость определяется в 10%-ном водном растворе KOH при температуре 18 - 20^oC. Образец с покрытием /с изолированными кромками/ 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 спиртобензиновой смеси /1:1/ при одновременном воздействии на окрашенный образец ультразвука частотой 18 - 20 кГц.

4. Твердость покрытий оценивается по карандашу "Конструктор".

5. Седиментационная устойчивость.

В процессе длительных перерывов в работе ванн электроосаждения на дно выпадает осадок, состоящий из пигментов и адсорбированного 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 композиции могут быть использованы для окрашивания изделий.

Результаты испытаний, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что при окрашивании изделий из предлагаемых композиций могут быть получены покрытия различной цветовой гаммы.

Интервал температур отверждения покрытий находится в пределах 130-180^oC, тогда как покрытия из грунтовки ВКЧ-0207 отверждаются при 180-200^oC.

Физико-механические и физико-химические свойства покрытий из предлагаемых композиций, отвержденные по любому из приведенных в табл. 2 режимов находятся на уровне соответствующих показателей прототипа, отвержденных по стандартному, гостированному режиму /180^oC, 30 мин или 200^oC - 15 мин/ или превосходят их.

Отверждение покрытий из грунтовки ВКЧ-0207 /прототип/ при 130^oC и 150^oC за время 90 минут не позволяет получить покрытия с хорошими эксплуатационными свойствами. Твердость по карандашу "Конструктор" не поднимается выше значения "М" или "ТМ". Физико-химические свойства покрытий-спиртобензостойкость и щелочестойкость уступают покрытиям из предлагаемых композиций.

Снижение температуры отверждения покрытий из предлагаемых композиций позволяет значительно расширить их области использования. Особенно это сказывается при окраске изделий из алюминия и его сплавов, поскольку при температурах выше 140-150^oC может наблюдаться ухудшение их конструкционных свойств, а также плавление низкотемпературных припоев, используемых при изготовлении изделий.

Снижение температуры отверждения позволяет получать более светлые тона покрытий, тем самым способствует расширению областей их использования, что важно при получении декоративных покрытий, например, на товарах народного потребления.

Формула изобретения

Композиция для анодного электроосаждения, включающая водоразбавляемый лак, окрашивающий компонент, нейтрализатор - триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака и дистиллированную воду, отличающаяся тем, что в качестве водоразбавляемого лака она содержит лак на основе пленкообразователя, выбранного из группы продукта малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука и фенолформальдегидной смолы или продукта малеинизации сополимера льняного и дегидратированного касторового масел, модифицированного канифолью, в органических растворителях, а в качестве окрашивающего компонента - водонерастворимый органический краситель, выбранный из группы, состоящей из красителя дисперсного желтого З, дисперсного алого Ж, дисперсного красного 2С и красителя металлофталоцианинового, где металл - Cu, Co, Ni, Fe, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водоразбавляемый лак на основе пленкообразователя, выбранного из группы продукта малеинизации низкомолекулярного цис-полибутадиенового каучука и фенолформальдегидной смолы или продукта малеинизации сополимера льняного и дегидратированного касторового масел, модифицированного канифолью, в органических растворителях - 12,3 - 15,4
Водонерастворимый органический краситель, выбранный из группы, состоящей из красителя дисперсного желтого З,
дисперсного алого Ж, дисперсного красного 2С и красителя металлофталоцианинового, где металл - Cu, Co, Ni, Fe - 0,05 - 0,4
Нейтрализатор - триэтиламин или 25%-ный водный раствор аммиака - 0,9 - 1,1
Дистиллированная вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4