Антиадгезионное покрытие
Владельцы патента RU 2295553:
Федеральное государственное унитарное предприятие Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (RU)
Изобретение относится к антиадгезионным покрытиям для предотвращения прилипания полимеризуемых масс к рабочим поверхностям формообразующей металлической или пластмассовой оснастки. Для улучшения эксплуатационных характеристик антиадгезионных покрытий предложен следующий вариант покрытия, которое включает грунтовочный и двухслойный покровный слои на основе кремнийорганических соединений, при этом грунтовочный слой выполнен на основе композиции, имеющий следующий состав, мас.%: диметилсилоксан - 10-20; отвердитель - 1-2; органический растворитель - остальное, а покровный выполнен при следующем соотношении компонентов в композициях, мас.%: для первого слоя: гетеросилоксан - 20-40, катализатор отверждения - 0,8-1,6, органический растворитель - остальное; для второго слоя ЦИАТИМ - 5-20; органический растворитель - 80-95. 1 табл.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к антиадгезионным покрытиям для предотвращения прилипания полимеризуемых масс к рабочим поверхностям формообразующей металлической или пластмассовой оснастки.
В качестве основы композиций для нанесения антиадгезионых покрытий широко используются кремнийорганические соединения, в частности полисилоксаны.
Известно антиадгезионное покрытие патент РФ №2034887 (опубл. 10.05.97 г., БИ №13), включающее грунтовочный и покровный слои на основе кремнийорганических соединений с использованием растворителя.
К недостаткам описанного аналога следует отнести довольно высокие адгезионные свойства покрытия и невозможность повторного использования оснастки.
В качестве прототипа заявлено антиадгезионное покрытие патент РФ №2122561 (опубл. 27.11.98 г., БИ №33), включающее грунтовочный и двуслойный покровной слои на основе кремнийорганических соединений, с использованием в композициях растворителя, при этом грунтовочный слой выполнен на основе композиции, имеющей следующий состав, мас.ч.:
| Метилтриацетоксилан | 0,85-1,90 |
| Диметилдиацетоксисилан | 0,05-0,30 |
| Растворитель | 98-99, |
а покровный выполнен при следующем соотношении компонентов в композициях, мас.ч.:
Для первого слоя:
| Полиорганоксилан | 5-10 |
| Органический растворитель | 90-95 |
Для второго слоя:
| Полиметилметаллосилоксан или | |
| смесь полиорганосилоксана с полиметилметаллосилоканом | 5-10 |
| Органический растворитель | 90-95 |
К недостаткам описанного состава следует отнести высокие адгезионные показатели по отношению к композиционным и нитросодержащим материалам.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание антиадгезионных покрытий с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Поставленная техническая задача решается предлагаемой композицией антиадгезионного покрытия, которая включает грунтовочный и двуслойный покровные слои на основе кремнийорганических соединений, при этом грунтовочный слой выполнен на основе композиции, имеющей следующий состав, мас.%:
| Диметилосилоксан | 10-20 |
| Отвердитель | 1-2 |
| Органический растворитель | остальное, |
а покровный слой выполнен при следующем соотношении компонентов в композициях, мас.%:
Для первого слоя:
| Гетеросилоксан | 20-0 |
| Катализатор отверждения | 0,8-1,6 |
| Органический растворитель | остальное |
Для второго слоя:
| Смазка ЦЦАТИМ | 5-20 |
| Органический растворитель | 80-95. |
Технологический процесс формования изделий предусматривает нанесение на формообразующую оснастку антиадгезионного покрытия, призванного до минимума снизить усилия, прилагаемые при извлечении ее отдельных элементов на стадии распрессовки и обеспечить качественную поверхность изделия.
Используемое ранее кремнийорганическое антиадгезионное покрытие (прототип) показало, что адгезия между антиадгезионным покрытием наполнителем равна 1,5-2,0 кгс/см2. При такой величине адгезионной прочности на поверхности оснастки для формования композиционных материалов остается отвержденный композиционный материал, а распрессованное изделие имеет поверхностные дефекты.
Прототип имеет высокие адгезивные свойства, что приводит к нарушению структурной целостности внутренней поверхности изделия, образованию вырывов наполнителя и искажению механических характеристик, что крайне нежелательно. Предлагаемое антиадгезионное покрытие содержит в своем составе диметилсилоксан и гетеросилоксан, которые обладают способностью поглощать пластификатор наполнителя при повышенной температуре в процессе вулканизации изделия и выделять его обратно при охлаждении, когда их массоемкость уменьшается. Применение заявленной композиции позволяет снизить адгезию более чем в 15 раз по сравнению с прототипом. Предлагаемое покрытие позволяет получить качественную поверхность сформованного изделия после распрессовки. Оснастка с нанесенным антиадгезионным покрытием для формования может использоваться как минимум пять раз. Значения прочности соединения наполнителя с предлагаемым антиадгезионным покрытием приведены в таблице.
Содержание в составе антиадгезионного покрытия ниже указанного предела диметилсилоксана и гетеросилоксана приводит к снижению физико-механических характеристик покрытия, что приводит к увеличению времени отверждения грунта и первого покровного слоя, увеличение содержания диметилсилоксана и гетеросилоксана затруднит процесс нанесения покрытия на оснастку и увеличивает его расход. Снижение содержания смазки ЦИАТИМ ниже 5% приводит к повышению адгезионной прочности, а увеличение содержания указанной пластичной смазки выше 20% приведет к образованию на поверхности распрессованных образцов налета смазки, что свидельствует о ее избытке.
В грунтовочном слое предлагаемой композиции в качестве отвердителя используют метилтриацетоксисилан или тетраэпоксилан с диэтилкаприлатом олова или тетраэпоксилан с дибутилауретаном олова, а в качестве растворителя - нефрас марок C2-80/120, С3-80/120 или бензин.
В первом слое покровного слоя в качестве гетеросплоксана используют полиалюмосилоксановый или хромсилоксановый каучук, в качестве катализатора отверждения - диэтилдикаприлат олова в этилсиликате или диэтил-амининометилтриэпоксисилан, а в качестве растворителя - нефрас марок С2-80/120, С3-80/120 или бензин.
В втором слое покровного слоя используется смазка ЦИАТИМ марок 201, 202 (см. ГОСТ 6267-74 и RU 2131451 C1, 10.06.1999), a в качестве растворителя - нефрас марок С2-80/120, С3-80/120 или бензин.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1.
Грунтовочный слой: (мас.%)
| Диметилсилоксан | 10 |
| Метилтриацетоксисилан | 1 |
| Нефрас C2-80/120 | 89 |
Покровный слой: (мас.%)
Для первого слоя:
| Полиалюмосилоксановый каучук | 20 |
| Диэтилдикаприлат олова в | |
| этилсиликате | 0,8 |
| Нефрас С2-80/120 | 79,2 |
Второй слой
| ЦИАТИМ 201 | 5 |
| Нефрас С2-80/120 | 95 |
Пример 2
Грунтовочный слой: (мас.%)
| Диметилсилоксан | 15 |
| Тетраэпосилоксан с дютилкаприлатом | |
| олова | 1,5 |
| Нефрас С3-80/120 | 83,5 |
Покровный слой (мас.%)
Для первого стоя:
| Полиалюмосилоксановый каучук | 29,64 |
| Диэтиламинометилтриэпоксисилан | 1,19 |
| Нефрас С3-80/120 | 69,17 |
Для второго слоя:
| ЦИАТИМ 202 | 10 |
| Нефрас С3-80/120 | 20 |
Пример 3
Грунтовочный спой: (мас.%)
| Диметилсилоксан | 20 |
| Тетраэпоксилан с дибутилауренатом | |
| олова | 2 |
| Бензин | 78 |
Покровный слой:
Для первого слоя:
| Хромосилоксановый каучук | 40 |
| Диэтиламинометилтриэпоксисилан | 1,6 |
| Бензин | 58,4 |
Для второго слоя:
| ЦИАТИМ 202 | 20 |
| Бензин | 80 |
Для всех случаев использования антиадгезионного покрытия поверхность оснастки перец нанесением грунтовочного слоя должна быть очищена от осадки и наполнителя. Оснастка, подготовленная к нанесению антиадгезионного покрытия, обезжиривается растворителем и сушится в течение 30 мин. На рабочие поверхности оснастки нанесение грунтовочного и покровного слоев проводится вручную волосяной кистью, а на мелкие детали оснастки методом окунания или налива.
Грунтовочный слой выполняется наносится в два приема, сушка между нанесениями 1,0-1,5 ч, отверждение после последнего нанесения происходит в течение 24 ч при температуре от плюс 15 до 35°С, 8 ч при температуре от плюс 75 до 85°С или 4 ч при температуре от плюс 145 до 155°С. При отверждении грунтовочного покрытия при повышенных температурах оснастка выдерживается до нанесения покровного слоя не менее 3 ч. Перед нанесением покровного слоя оснастка, покрытая грунтовочным слоем, протирается спиртом и сушится в течение 20 мин.
Покровный слой, наносится на оснастку, покрытую грунтовочным слоем, не позднее чем через 24-28 ч с момента окончания процесса отверждения грунтовочного слоя.
Покровный слой выполнен двуслойным. Первый слой наносится в 3-5 приемов, сушка между нанесениями составляет от 30 мин до одного часа. Отверждение покрытия проводится при температуре от плюс 15 до 35°С и относительной влажности 65% от 6 до 24 ч.
На оснастку с отвержденным первым слоем наносится второй слой покрывного состава, состоящий из раствора смазки ЦИАТИМ в органическом растворителе. Раствор наносится вручную волосяной кисточкой в один слой, сушка не менее 3 ч.
| Таблица Составы антиадгезионных покрытий и их свойства | ||||||||
| Пример | Композиции (компоненты в %) | Оценка адгезионного взаимодействия ААП с наполнителем | Параметры установки при распрессовки образцов ⊘30 мм, L=180 мм | |||||
| для грунтовочного слоя | для покровного слоя | σААПср, кгс/см2* | Характер разрушения** | Давление масло-станции, кгс/см2 | Состояние поверхности пресс-форм | Состояние поверхности образцов | ||
| первого | второго | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 прототип | метилтриацетоксисилан - 1,9 диметилдиацетоксисилан - 0,1 вода - 98 | полиорганосилоскан - 10 гексан - 90 | полиорганосилоксан - 5,8 полиметиометаллосилоксан - 3,4 гексан - 90 | 2,0 | Н | 22-35 | налет наполнителя | сдиры наполнителя, вдавливания толкателя |
| 2 | диметилсилоксан - 10 отвердитель - 1 растворитель - 89 | гетеросилоксан - 20 катализатор отверждения - 0,8 растворитель - 79,2 | ЦИАТИМ - 5, растворитель - 95 | 0,12 | А | 10-22 | повреждения ААП отсутствуют | гладкая, без повреждений |
| 3 | диметилсилоксан - 15 отвердитель - 1,5 растворитель - 83,5 | гетеросилоксан - 29,64, катализатор отверждения - 1,19 растворитель - 69,17 | ЦИАТИМ - 10, растворитель - 90 | 0,06 | А | 5-10 | повреждения ААП отсутствуют | гладкая, без повреждений |
| 4 | диметилсилоксан - 20 отвердитель - 2 растворитель - 78 | гетеросилоксан - 40 катализатор отверждения - 1,6 растворитель - 58,4 | ЦИАТИМ - 20, растворитель - 80 | 0,001 | А | 5 | повреждения ААП отсутствуют | гладкая, без повреждений |
| * Адгезионная прочность (σАПП) получена на образцах в результате обработки по методике БЖУИ 770304.009 ПМ 9 ** Н - образцы, имеющие налет наполнителя, А - образцы без остатков наполнителя на ААП. |
Антиадгезионное покрытие, включающее грунтовочный и двухслойный покровный слои на основе кремнийорганических соединений, отличающееся тем, что грунтовочный слой выполнен на основе композиции, имеющей следующий состав, мас.%:
| Диметилсилоксан | 10-20 |
| Отвердитель | 1-2 |
| Органический растворитель | Остальное |
а покровный выполнен при следующем соотношении компонентов в композициях, мас.%:
для первого слоя:
| Гетеросилоксан | 20-40 |
| Катализатор отверждения | 0,8-1,6 |
| Органический растворитель | Остальное |
для второго слоя:
| Циатим | 5-20 |
| Органический растворитель | Остальное |
