Защитное покрытие

 

Изобретение относится к области полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров, используемых для получения влагозащитных покрытий на композиционных материалах, сталях, алюминиевых сплавах. Состав для покрытия содержит: эпоксидную смолу дианового типа, тетрабромэпоксидную смолу, органический растворитель и отвердитель, органический растворитель представляет собой смесь ацетона, ксилола этилцеллозольва и циклогексанона. В состав могут быть введены пигменты. Определенное соотношение компонентов состава обеспечивает высокие физико-механические характеристики, обеспечивающие высокую адгезию к полимерным композиционным материалам, сталям и алюминиевым сплавам. Состав позволяет повысить защиту от влаги и, следовательно, эксплуатационную, коррозионную стойкость, надежность работы деталей и агрегатов авиационной техники из ПКМ, сталей, алюминиевых сплавов, таких как обтекатель, антенны, детали внешней обшивки, в условиях повышенной влажности в 2-3 раза. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров, используемых для получения влагозащитных покрытий на композиционных материалах, сталях, алюминиевых сплавах.

Одной и сложнейших проблем является защита деталей и агрегатов авиационной техники от воздействия факторов окружающей среды и, в частности, вопрос обеспечения защиты от влаги. Воздействие влаги на материалы всегда приводит к снижению защитных функций лакокрасочного покрытия и ускоряет негативные процессы разрушения материалов.

Известна покрывная композиция, содержащая 15-80% связующего, 20-55% наполнителя. Связующее включает акриловый полимер и акрилополимерную добавку, состоящую из 10-45% полимеризованного фторалкилсодержащего мономера (патент США 5914384).

Композиция обладает гидрофобными свойствами, однако не рекомендуется для длительной защиты в условиях повышенной влажности, так как не обладает высокими адгезионными свойствами к подложкам.

Известна композиция на основе бромированной эпоксидной смолы. Бромированная эпоксидная смола содержит бром - 40-60% (патент США 4873309).

Материал применяется в электропромышленности в формовании печатных плат. Композиция обладает высокой огнестойкостью, однако физико-механические свойства композиции невысоки.

Известна погодостойкая эпоксидная композиция для электроизоляции на основе эпоксидной смолы содержащей хлор не более 0,3 вес.ч. Смола получена гидрогенизацией ароматического эпоксида в присутствии катализатора (патент США 6060611).

Композиция обладает высокой влагостойкостью, но ароматические эпоксиды обладают хрупкостью, т.е. ударная прочность и эластичность таких смол и, следовательно, композиций на их основе низкая.

Известна композиция на основе эпоксидной смолы, бромированной эпоксидной смолы и добавки имидазол, обладающая низкой горючестью, рекомендуемая для изготовления подложки для печатных плат (патент США 6015872).

Однако данная композиция не рекомендуется как защитное покрытие для композиционных материалов, сталей и алюминиевых сплавов, так как она обладает пониженными физико-механическими свойствами.

Наиболее близким по составу и назначению к заявляемому изобретению является лак марки ЭП-730, имеющий следующий химический состав (мас.ч.):

Связующее:

Эпоксидная смола дианового типа Э-41 (ТУ 6-10-607-78) 0,3-0,35;

Смесь органических растворителей (ацетон ГОСТ 2768-79, ксилол ГОСТ 9410-78 или ГОСТ 9949-76, этилцеллозольв ГОСТ 8313-76), взятых в соотношении 4:3:3, или растворитель Р-5 (ГОСТ 7827-74) 0,7-0,65;

Отвердитель №1 (раствор гексаметилендиамина в этиловом спирте ТУ6-10-1263-77) 0,03 ГОСТ 20824-81, Гольдберг М.М. Материалы для лакокрасочных покрытий. - М.: Химия, 1972, стр. 132-133.

Лак предназначается для защиты алюминиевых, стальных и неметаллических поверхностей изделий, работающих в условиях повышенной влажности, температуры, действия растворов щелочей, спиртобензиновой смеси, эксплуатируемых внутри помещений или под навесом в различных климатических районах. Данная композиция может быть использована в качестве влагозащитного покрытия для кратковременного воздействия, после воздействия влаги длительно (более 15 суток) покрытие имеет недостаточную адгезию к подложке, происходит побеление покрытия, свидетельствующее о начале разрушительных процессов в лакокрасочном покрытии. Существенно возрастает водопоглощение, паропроницаемость и снижается атмосферостойкость.

Технической задачей данного изобретения является создание покрытия для защиты композиционных материалов, алюминиевых сплавов, сталей, обладающего высокой адгезией, физико-механическими свойствами, атмосферостойкостью и обладающее пониженным водопоглощением и па-ропроницаемостью.

Для достижения поставленной задачи предлагается защитное покрытие, содержащее связующее на основе эпоксидной смолы дианового типа, органический растворитель, включающий смесь ацетона, ксилола, этил-целлозольва, отвердитель, отличающееся тем, что связующее дополнительно содержит тетрабромэпоксидную смолу, а в органический растворитель дополнительно введен циклогексанон, а в качестве отвердителя используют раствор гексаметилендиамина в этиловом спирте или γ-аминопропилтриэтоксисилан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Связующее

Эпоксидная смола дианового типа 0,1-0,3

Тетрабромэпоксидная смола 0,7-0,9

Органический растворитель 0,8-1,0

Отвердитель 0,03-0,1

Органические растворители взяты в соотношении ацетон : ксилол : этилцеллозольв : циклогексанон как 1:1:1,5:3,5.

Для повышения коррозионной стойкости в агрессивных средах для алюминиевых и стальных деталей, а также для придания декоративных свойств поверхностям изделий в состав композиции введены пигменты в количестве 0,1-0,7 мас.ч.

Поставленная цель была достигнута применением в качестве связующего смеси эпоксидной смолы дианового типа и тетрабромэпоксидной смолы в смеси растворителей (ксилол, ацетон, этилцеллозольв, циклогексанон). Улучшение влагозащитных свойств обеспечивается применением неполярных пленкообразователей (тетрабромэпоксидной смолы), этим обеспечивается снижение поверхностного натяжения на границе с воздухом и уменьшается смачивание поверхности водой, в результате снижается водопоглощение и паропроницаемость покрытия.

Соотношение компонентов растворителя может быть любым, но предпочтительнее использовать соотношение ацетон : ксилол : этилцеллозольв : циклогексанон = 1:1:1,5:3,5.

В качестве эпоксидной смолы дианового типа в предлагаемом покрытии могут быть использованы различные диановые смолы, но предпочтительнее использовать смолы с молекулярной массой 900-1800. В примерах осуществления были использованы: в примере 1 - смола Э-41 (ТУ 6-10-607-78), в примере 2 - смола Э-40 (ГОСТ 5.1408-72), в примере 3 - смола Э-44 (ТУ 6-10-606-79), в примерах 4 и 5 - смола Э-49 (ТУ 6-10-606-79).

Экспериментально удалось определить, что только предложенный количественный и качественный состав позволяет достигнуть сочетания высоких влагозащитных, физико-механических свойств и повысить адгезию покрытия к подложке после воздействия влаги.

Пример 1

Технология приготовления композиции заключается в следующем.

Эпоксисодержащую смолу дианового типа Э-41 ТУ 6-10-607-78 готовят в виде раствора в смеси органических растворителей (ксилол, ацетон). Тет-рабромэпоксидную смолу ТУ 2225-396-0472688-99 готовят в виде раствора в смеси растворителей (ксилол, ацетон, этилцеллозольв, циклогексанон). Смешивают два раствора пленкообразующих. Затем в композицию вводят 0,05 мас.ч. гексаметилендиамина (в этиловом спирте). Время жизни полученной композиции 8 ч при температуре 20°С.

Продолжительность высыхания слоя покрытия на подложке при температуре 90°С 2 часа.

Количественный состав растворителей по примеру 1, мас.ч.: ацетон 0,154, ксилол 0,154, этилцеллозольв 0,230, циклогексанон 0,462 при соотношении 1:1:1,5:3.

Составы в соответствии с примерами 2, 3, 4, 5 готовятся аналогично.

Пример 2 отличается тем, что в качестве связующего используют смолу дианового типа марки Э-40 (ГОСТ 5.1408-72). Количественный состав растворителей, мас.ч.: ацетон 0,128, ксилол 0,128, этилцеллозольв 0,194, циклогексанон 0,45 при соотношении 1:1:1,5:3,5.

Пример 3 отличается тем, что в качестве отвердителя используют γ-аминопропилтриэтоксисилан (ТУ б-02-724-77), в качестве связующего - смолу Э-44 (ТУ 6-10-606-79). Количественный состав растворителей, мас.ч.: ацетон 0,114, ксилол 0,114, этилцеллозольв 0,172, циклогексанон 0,4 при соотношении 1:1:1,5:3,5.

Пример 4 отличается тем, что в композицию добавляют пигменты стронций хромовокислый (ТУ 48-4-239-82) в количестве 0,1 мас.ч. и окись хрома (ГОСТ 2912-73) в количестве 0,4 мас.ч., а в качестве связующего используют смолу Э-49 (ТУ 6-10-606-79). Количественный состав растворителей, мас.ч.: ацетон 0,128, ксилол 0,128, этилцеллозольв 0,254, циклогексанон 0,39 при соотношении 1:1:2:3.

Пример 5 отличается тем, что в композицию добавляют пигменты стронций хромовокислый (ТУ 48-4-239-82) в количестве 0,1 мас.ч., диоксид титана (ГОСТ 9808-75) в количестве 0,4 мас.ч. и тальк (ГОСТ 21235-75) в количестве 0,1 мас.ч., а в качестве связующего используют смолу Э-49 (ТУ 6-10-606-79). Количественный состав растворителей, мас.ч.: ацетон 0,143, ксилол 0,143, этилцеллозольв 0,214, циклогексанон 0,5 при соотношении 1:1:1,5:3,5.

Из составов, приведенных в табл. 1, были получены покрытия на подложках (композиционные материалы, алюминиевый сплав Д16АТ, сталь 10) методом пневматического распыления с толщиной 30-50 мкм.

Покрытия подвергались сушке последнего слоя при температуре 90°С в течение 2 часов. Затем определялись следующие свойства: адгезия к подложке, устойчивость к удару, эластичность, водопоглощение и паропроницаемость свободных пленок. Свойства полученных покрытий приведены в таблице 2.

Как видно из приведенных примеров, применение изобретения позволяет получить влагозащитное покрытие с высокими физико-механическими характеристиками, обеспечивающее высокую адгезию к полимерным композиционным материалам, сталям и алюминиевым сплавам.

Разработанный состав позволит повысить защиту от влаги и, следовательно, эксплуатационную, коррозионную стойкость, надежность работы деталей и агрегатов авиационной техники из ПКМ, сталей, алюминиевых сплавов, таких как обтекатель, антенны, детали внешней обшивки в условиях повышенной влажности в 2-3 раза.

Формула изобретения

1. Защитное покрытие, содержащее связующее на основе эпоксидной смолы дианового типа, органический растворитель, включающий смесь ацетона, ксилола и этилцеллозольва, и отвердитель, отличающееся тем, что связующее дополнительно содержит тетрабромэпоксидную смолу, органический растворитель дополнительно содержит циклогексанон, а в качестве отвердителя используют раствор гексаметилендиамина в этиловом спирте или γ-аминопропилтриэтоксисилан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Связующее

Эпоксидная смола дианового типа 0,1-0,3

Тетрабромэпоксидная смола 0,7-0,9

Органический растворитель 0,8-1,0

Отвердитель 0,03-0,1

2. Защитное покрытие по п.1, отличающееся тем, что соотношение органических растворителей ацетон : ксилол : этилцеллозольв : циклогексанон составляет 1:1:1,5:3,5.

3. Защитное покрытие по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пигменты в количестве 0,1-0,7 мас.ч.