Способ получения антиадгезионных покрытий
Владельцы патента RU 2490292:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) (RU)
Изобретение относится к получению антиадгезионных покрытий, например, на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов. Способ включает смешение эпоксидной смолы, активного разбавителя, порошка тетрафторэтилена и отвердителя и последующее нанесение смеси компонентов на поверхность. При этом эпоксидную смолу предварительно смешивают с порошком тетрафторэтилена, затем вводят активный разбавитель и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают, далее термообрабатывают при температуре 200-250°С и полируют. Компоненты смешивают при следующем соотношении, масс.ч.: эпоксидная смола - 100, активный разбавитель - 25-55, порошок тетрафторэтилена - 20-50, отвердитель - стехиометрическое количество. В качестве эпоксидной смолы используют эпоксиноволачные смолы с эпоксидным числом 24-25, в качестве активного разбавителя - глицидиловый эфир триэтиленгликоля, триглицидилфосфат, в качестве отвердителей - ароматические диамины и ангидриды кислот. Технический результат - повышение антиадгезионных свойств покрытий на поверхности стеклопластиковых и металлических форм. 2 табл.
Изобретение относится к получению антиадгезионных покрытий, например, на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов.
Известно разделительное покрытие, включающее фторлонолполимеры, сополимеры галоидных производных этилена и органический растворитель. Недостатком данного покрытия является повышенная адгезия к формовочной смеси (0.75-0.73 н/м2·10-3). Данные по адгезии к материалам поверхности форм (металлу и пластику) в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данного покрытия являются невысокая адгезия к стеклопластику и стали (А.с. РФ 1122396, МПК6 B22C 3/00, опубл. 07.11.1984).
Известна композиция для покрытия изделий, например стеклопластиков, содержащая эпоксидиановую смолу, фенолформальдегидную резольную смолу, раствор канифоля в этилцеллозольве, раствор борного ангидрида в этиловом спирте, поливинилхлоридную эмульсию и полиэтиленполиамин. Адгезия композиции к полиэфирному стеклопластику по методу сдвига составила 73-85.6 кгс/см2. Данные по адгезии композиции к формовочной смеси и к металлической поверхности форм в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данной композиции являются невысокие антиадгезионные свойства покрытия к полиэфирному стеклопластику (особенно при повышенных температурах), стали 3 и повышенная адгезия к формовочной смеси (А.с. СССР 533620, МКИ2 C09D 3/58 // C08L 63/02, опубл. 30.10.76).
Известна композиция для покрытий, включающая сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, органическую жидкость (предпочтительно - диметилформамид), вспомогательный высокомолекулярный пленкообразователь (предпочтительно - полиэфиримидные лаки), персульфат, перхлорат или бихромат щелочного металла. Адгезия покрытия к стали составляет 1 балл, данные по адгезии композиции к формовочной смеси и к стеклопластиковой поверхности форм в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данной композиции являются недостаточно высокие антиадгезионные свойства к полиэфирному стеклопластику и повышенная адгезия к формовочной смеси (А.с. СССР 559936, МКИ2 C08L 27/18, C08J 5/16, опубл. 30.05.77).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения разделительных покрытий для модельной оснастки для предотвращения прилипания жидких самотвердеющих смесей, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, отвердитель (например, полиэтиленполиамин), наполнитель (например - двуокись титана), растворитель (P-4 - смесь из бутилацетата 14%, ацетона 26%, толуола 60%), поливинилхлоридную хлорированную смолу. Недостатком данной композиции является наличие в составе большого количества растворителя, содержащего токсичные и огнеопасные компоненты. Кроме того, по данным собственных измерений данная композиция не обладает необходимыми антиадгезионными свойствами к стеклопластикам (А.с. СССР 257702, МПК B22c, опубл. 20.11.69).
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении антиадгезионных свойств покрытий на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов.
Технический результат достигается тем, что в способе получения антиадгезионных покрытий на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, тетрафторэтилен и отвердитель, и последующее нанесение их на поверхность, отличающийся тем, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с порошком тетрафторэтилена, затем вводят активный разбавитель и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают, далее термообрабатывают при температуре 200-250°С и полируют, при следующем соотношении компонентов:
| эпоксидная смола | 100 масс.ч. |
| активный разбавитель | 25-55 масс.ч. |
| порошок тетрафторэтилена | 20-50 масс.ч. |
отвердитель стехиометрическое количество, где в качестве эпоксидной смолы используют эпоксиноволачные смолы с эпоксидным числом 24-25, в качестве активного разбавителя используют глицидиловый эфир триэтиленгликоля, триглицидилфосфат, в качестве отвердителей - ароматические диамины и ангидриды кислот.
Заявленное техническое решение поясняется двумя таблицами. В таблице 1 представлены примеры составов предлагаемых антиадгезионных покрытий. В таблице 2 приведены свойства антиадгезионных покрытий по примерам, определенные по результатам испытаний композиций и покрытий на их основе.
Способ изготовления антиадгезионных покрытий может быть осуществлен следующим образом. Эпоксидную смолу смешивают с порошком тетрафторэтилена при температуре 40-80°C с последующим охлаждением до 18-25°C. Непосредственно перед применением вводят активный разбавитель и отвердитель и смешивают полученные композиции.
Соотношение эпоксидной смолы и активного разбавителя соответствует области их несовместимости (25-55 масс.ч. активного разбавителя на 100 масс.ч. эпоксидной смолы). При этом образуется эмульсия типа «масло в воде», которая начинает постепенно расслаиваться. При этом, применение активного разбавителя в количестве менее 25 масс.ч. не обеспечивает достаточной текучести композиции, в следствие ее высокой вязкости, что делает невозможным нанесение тонкого слоя покрытия. При содержании активного разбавителя в количестве более 55 масс.ч. вязкость композиции снижается, и она стекает с подложки до полного окончания реакции отверждения, что не позволяет получить сплошное качественное покрытие.
У поверхности подложки в нижней части покрытия (примыкающей к подложке) образуется композиция, состоящая в основном из активного разбавителя и отвердителя, что обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности подложки предлагаемой композицией и высокую адгезию покрытия к подложке. В верхней части покрытия образуется повышенная концентрация эпоксидной смолы, наполненной тетрафторэтиленом (разделительный - антиадгезивный слой). Покрытия, состоящие из эпоксидного олигомера, тетрафторэтилена и отвердителя, обеспечивают высокие антиадгезионные свойства. При этом в случае содержания тетрафторэтилена менее 20 масс.ч. не достигается равномерное распределение его частиц по всей поверхности наносимого покрытия, что приводит к снижению его антиадгезионных свойств. При содержании тетрафторэтилена в количестве более 50 масс.ч. ухудшается адгезия наносимого покрытия к подложке вследствие высокого содержания тетрафторэтилена в композиции.
Антиадгезионное покрытие возможно получить известными способами, например пневмораспылением, окунанием, нанесением кисточкой или шпателем, свободной заливкой и любыми иными способами. Наиболее качественное покрытие получается при толщине покрытия от 50 мкм до 1 мм. При слое толщиной менее 50 мкм наблюдается снижение качества антиадгезионного покрытия вследствие низкой толщины покрытия, которое не обеспечивает полное заполнение дефектов подложки. Превышение толщины покрытия более 1 мм приводит к отеканию покрытия с подложки которая преимущественно имеет криволинейную поверхность, кроме этого, повышается расход материалов.
После нанесения на поверхность покрытие должно сохранять текучесть в течение 0.5-24 ч для достижения необходимой степени расслоения. Поэтому отверждение композиции проводят в зависимости от активности отвердителя при температуре 90-150°C в течение 0.5-24 ч. При отверждении композиции за время менее 0.5 ч достаточного расслоения не происходит, и не достигаются высокие антиадгезионные свойства покрытия и его адгезия к подложке. Выдерживание более 24 ч не требуется, так как за это время достигается необходимое расслоение, и дальнейшая выдержка не приводит к повышению свойств покрытия. Термообработку полученного покрытия проводят при температуре 200-250°С.
Условную вязкость определяли по времени истечения определенного объема композиции через капилляр вискозиметра типа ВЗ-4 (ГОСТ 8420-74). Адгезию к различным поверхностям определяли по ГОСТ 15140-78. В качестве испытуемых поверхностей использовали сталь 3, стеклопластики на основе полиэфирных смол и формовочные смеси на основе эпоксидных смол.
Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемая композиция (примеры 1-12) имеет по сравнению с прототипом более высокие антиадгезионные свойства к формуемому пластику и более высокую адгезию к поверхности стеклопластика.
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИАДГЕЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ | |||||||||||||||
| Характеристика | Показатель по примерам | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | А.с. | А.с. | А.с. | |
| 1122396 | 533620 | 559936 | |||||||||||||
| Условная вязкость по В3-4, с | 29 | 27 | 28 | 19 | 18 | 16 | 28 | 26 | 27 | 17 | 15 | 13 | 12-28 | 60-90 | - |
| Адгезия, баллы, к стали ГОСТ 15140-78 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | 1 |
| (3-4 измерено) | (1-2 измерено) | ||||||||||||||
| Адгезия к полиэфирному стеклопластику (сдвиг), кгс/см2 | 78 | 81 | 86 | 80 | 79 | 78 | 87 | 88 | 89 | 87 | 86 | 85 | - | 73-85.6 | |
| (35-40 измерено) | (55 измерено) | ||||||||||||||
| Адгезия покрытия к формовочной смеси (метод отрыва), н/м2×10-3 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0,75-0,73 | - | - |
| (0.95 измерено) | (0,9 измерено) | ||||||||||||||
| Число циклов до полного истирания покрытия | 250 | 260 | 280 | 300 | 340 | 360 | 370 | 380 | 380 | 390 | 400 | 410 | 97-99 | - | - |
| (160 | |||||||||||||||
| измерено) | |||||||||||||||
Способ получения антиадгезионных покрытий на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, наполнитель и отвердитель, и последующее нанесение их на поверхность, отличающийся тем, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с наполнителем, в качестве которого используют порошок тетрафторэтилена, затем вводят активный разбавитель и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают, далее термообрабатывают при температуре 200-250°C и полируют при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| эпоксидная смола | 100 |
| активный разбавитель | 25-55 |
| порошок тетрафторэтилена | 20-50 |
| отвердитель | стехиометрическое количество, |
где в качестве эпоксидной смолы используют эпоксиноволачные смолы с эпоксидным числом 24-25, в качестве активного разбавителя используют глицидиловый эфир триэтиленгликоля, триглицидилфосфат, в качестве отвердителей - ароматические диамины и ангидриды кислот.
