Состав для обработки фторуглеродных полимеров

 

О П И С А Н И Е 962288

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.75 (21) 2305050/05 (5l ) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 29. 12. 74 (3l) ПВ 9175-74 (33)ЧССР

С 09 К 13/00

С 09 J 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 668.395.7 (088.8) .Опубликовано 3009.82. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 300982

Иностранцы

Лубомир Лохман, Теодор Кремличка и Йосеф Бабка (ЧССР) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ческословенска Академие вед (ЧССР) (54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ

ПОЛИМЕРОВ

Изобретение касается смеси, кото- рая содержит металлоорганическое и стабилизированное по отношению к воздействию атмосферы соединение щелочного металла, и может быть исполь5 эовано для активирования поверхности политетрафторэтилена (тефлона) и других Фторуглеродных полимерных материалов .

Политетрафторэтилен (тефлон) и другие фторопласты отличаются ценными физико-химическими свойствами, особенно устойчивостью против действия химических реагентов, относи15 тельно высокой температурой экстремальных электроиэоляционных свойств, а также низким коэффициентом трения. .Благодаря этим преимуществам они находят все более широкое применение, хотя эти материалы относительно дороги и труднее перерабатываются, чем другие пластические массы. Особенно затруднительно осуществлять соединение, в частности склеивание, отдельных частей, изготовленных из этих материалов, а также их соединение с деталями, полученными из других материалов. Для склеивания фторуглеродных полимеров пРименяют предварительную обработку их поверхности.

Известен состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий

1%-ный раствор натрия в безводном жидком аммиаке f1 1.

После такой обработки полимеры можно склеивать различными клеями, однако технология обработки является черезвычайно опасной вследствие склонности состава к самовозгоранию.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и положительному эффекту состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, например антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель (2 ).

Однако известный состав чувствителен к действию атмосферной среды и кислорода, в связи с чем он мало стабилен и склонен к сомовоспламенению, а также активность его падает во времени.

Цель изобретения — повышение стабильности при хранении на воздухе.

962288

Поставленная цель достигается тем, что состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, выбранный и з группы, в ключающей антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель, дополнительно содержит полимер,выбранный из группы, включающей полиизобутилен, полистирол, поливинилозобутиловый эфир, полиоксиэти- !0 лен и их смеси, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Щелочной металл 0,64-3,2

Ароматический углеводород 3,25-18 15

Органйческий растворитель 40,6-87

Полимер 0,95-50,85

В качестве органического растворителя состав содержит алифатический или циклоалифатический эфир, или

его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом.

Кроме того, состав дополнительно содержит 0,039-3,3 вес,ч. кроненэфира формуль1 . (О на СМт ь

30 где m + n = 2-10.

Активиров ание поверхности. фторуглеродных полимеров укаэанной смесью осуществляют нанесением на 35 предмет слоя достаточной толщины (например 1 мм) и воздействием этого слоя в течение необходимого промежутка времени (30-300 с). При таком активировании нет необходимости 40 поддерживать какую-либо защитную атмосферу, поскольку разложение смеси на воздухе происходит так медленно, что ее активность в достаточной мере сохРаняется при контакте с атмо- 45 сферой даже спустя несколько часов.

Благодаря этому устраняется самовоспламеняемость состава, в результате чего манипуляции с ним становятся значительно безопаснее. Получение состава для активирования хо. тя и осуществляется очень просто, однако предпочтительно получать смесь в защитной атмосфере. Полученный состав устойчив при хранении в закрытом сосуде при температуре около

20ОС даже в течение нескольких месяцев. Активность его может быть легко проконтролирована, так как в активном состоянии он имеет интенсивную окраску, и наоборот, в неактивном 60 состоянии бесцветен или имеет цвет от желтоватого до коричневатого.

Состав также может сохраняться в металлических тюбиках, что дает возможность очень просто повторно приме- 65 нять активирующий состав прежде

I всего в единичных случаях применения или в случае активирования маленьких предметов из фторопластов. Однако указанный активирующий состав также с большим успехом может быть применен при серийной производстве, например, осуществляемом по непрерывному принципу для ленты фторопласта шириной 30 см. В этом случае .расход активирующего состава невелик и составляет, как правило, менее 50 г/и . Удаление остатков состава не создает затруднений. При серийном способе.активироваиия, т.е. йепрерывном, отьывка может быть достигнута горячей водой с добавкой поверхностно-активного соединения и в некоторых случаях взятого в небольшом количестве органического растворителя, например ксилола. Отдельные маленькие предметы могут быть отмыты после активирования преимущественно такими органическими растворителями, как хлороформ, ксилол, толуол.

Качество поверхности политетрафторэтилена, который активирован предлагаемым составом, сравнивают с качеством поверхности псхлитетрафторэтилена„ который при прочих равных условиях обрабатывают раствором натрийнафталина в тетрагидрофуране в атмосфере аргона. Активированную поверхность политетрафторэтилена склеивают эпоксидным клеем "CHS-эпокси 15" при применении катализатора "В 3". Исследования на прочность производят в соответствии с CSN 668 510. Полученное значение сопротивления сдвигу клеевого соединения, осуществленного при применении известного состава, составляет 42,6 кг/см а при. приме L ненни предлагаемого состава — 43,8 кг/см.

Оба состава практически дают одинаковые результаты, так чтс при более благоприятных условиях и при определенных обстоятельствах, при которых известные методы вообще не могут быть применены (например, в случае имеющих большую площадь поверхности предметов), может быть достигнуто равнозначное действие.

Пример 1..Активировающий,состав получают посредством обменного взаимодейтсвия в защитной атмосфере

0,11 моль натрия, 0,10 мольнафталина, 40 r полиизобутилена (молекулярный вес примерно 45000),.100 мл сухого тетрагидрофурана и 5 г кроненэфира. Полученную смесь наносят при доступе воздуха на поверхность политетрафторэтилена слоем толщиной 12 мм и 5 мин смесью воздействуют на указанную поверхность. После этого остаток активирующей смеси удаляют, в результате чего получают пригод9б 2288

6S ную для склеивания поверхность поли-. тетрафторэтилена.

Пример 2. Состав получают аналогично примеру 1 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 25 г полистиро5 ла (молекулярный вес примерно 500000) и 100 мл сухого тетрагидрофурана. При склеивании с активированной поверхностью политетрафторэтилена получают значение сопротивления сдвигу кле- евого соединения, равное 43,8 кг/см

Пример З..Состав, получен- ный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 15

11 г поливинилизобутилового эфира (К 100-200) и 100 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании сопротивление сдвигу 20

44 кг/см

Пример 4. Состав, полученный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль калия, 0,10 моль дифенила, 25 г полистирола и 100 мл сухого тетрагидрофурана, создает посредством воздействия на поверхность политетрафторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Полученное значение З-0 сопротивления сдвигу составляет

40 кг/см .Пример 5. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 11 г поливинилизобутилового эфира, 50 мп

1толуола и 50 мп сухого тетрагидрофурана, создает после активирования политетрафторэтилена подходящую дпя склеивания поверхность.

Пример б; Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль антрацена, 25 г полистирола и 100 мп сухого 1,2диметоксиэтана, дает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность.

Цолученное значение сопротивления ,сдвигу составляет 43 кг/см 50

Пример 7, Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 13 г полистирола, б г поливинилизобутилового эфира и 100 мл тетрагидрофурана, дает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность.

Пример 8. Состав, полученный аналогично примеру 2, дает после активирования пслитетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания.

H р и м е р 9 . Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, б r поливинилизобутилового эфира, 120 мл сухого диэтилового эфира и 40 мп сухого тетрагидрофурана, дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг составляет

39 кг/см .

Пример 10. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,1.1 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 30 r полистирола, б г полиоксиэтилена, 100 мл сухого тетрагидрофурана, 30 мп сухого толуола и 2,5 мл сухого бензина (т.кип.35-90 C), дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания.

Дозировка компонентов по примерам 1-10 приведена в табл .2.

Пример 11. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 200 г полиизобутилена с молекулярным весом 10000 и 200 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании результаты, аналогичные указанным выше. Прочность крепления на сдвиг 38 кг/см .

Пример 12. Состав, полученный аналогично примеру 2, посредством обменного взаимодействия

0,11 моль натрия, 0,10 моль нафтали-. на, 1 r полистирола с молекулярным весом 3000000 и 100 мл тетрагидрофурана, при активнровании поверхности политетрафторэтилена придает поверхности аналогичные свойства.

Пример 13. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,05 моль нафталина, 25 r полистирола и 100 мл тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты.

Пример 14.. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,2 моль нафталина, 25 r полистирола и 100 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты . Прочность крепления на сдвиг

42,2 кг/см

Пример 15. Состав, полученный аналогично примеру 2, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 r полистирола и 50 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверх96 2288 ность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг 43 кг/см .

Пример 16. Состав для обработки фторуглеродных полимеров, полученный аналогично примеру 1 посред- 5 ством взаимодействия О, 11 моль натрия, О, 10 .моль нафталина, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полии зобутилэфира и 10 г полистирола, дает при активировании поверхности политетра- 10 фторэтилена результаты, аналогичные указанньм льпие примерам.

Пример .17. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия, )5

0,10 мольфенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полиэтилена с молекулярным весом 4000 и 15 г полистирола, дает при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг 41,2 кг/см

Пример 18. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0 1" моль натрия

0,10 моль фенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полипропилена (с молекулярным весом 4000) и 15 r полистирола,;q .åò при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты.

Пример 19. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия„ 0,10 моль нафталена, 100 мл тетрагидрофурана, б г полиоксипропилена и 15 г полистирола, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при, склеивыИи аналогичные резулЬтаты.

Пример 20. Состав для обра- 4О ботки фторуглеводородных полимеров получают аналогично примеру 1, однако дополнительно вводят 0„03 вес.ч. кроненэфира. Прочность крепления на сдвиг — 44 кг/см

Пример 21. Состав, полученный аналогично примеру -1 взаимодействием 0,11 моль лития, 80 мл тетрагидрофурана, 20 мл циклогексана, 0,11 моль нафталина и 25 r полистирола, создает посредством обработки пОверхности политетрафторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Прочность крепления на сдвиг

38,7 кг/см .

Пример 22. Состав, полученный аналогично примеру 1 обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 мл тетрагидрофурана и 50 мл смеси ароматических углеводородов, содержащей бензол, толуол и ксилод в соотношении 1:1:1, и 25 г полистирола, дает подходящую поверхность для склеивания политетрафторэтилена. Прочность крепления на сдвиг 39,5 кг/см

Пример 23. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,055 моль натрия и 0,055 моль калия, 0,10 моль нафталина, 100 мл тетрагидрофурана и

25 г полистирола, дает после активирования политетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания.

Прочность крепления на сдвиг

42 кг/см -.

Пример 24. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 100 мл тетрагидрофурана и 15,3 г эквимолярной смеси нафталина, дифенила и фенантрена и 25 r полистирола, дает после активирования политетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 42,1 кг/см .

Дозировка компонентов по примерам 11-24 приведены в табл.2.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достигнуть высоких показателей склеивания фторуглеродных полимеров. При этом составы для обработки имеют большую стабильность, чем известные.

I

1О I

М 1

1О 1 1 -4

"Ф ( с с (Ч

I 1

1 1 (Ю( а-(1

l

I — I

I

I ОЪ

1

4 — — 4

I 1

1 I

I 1

CO 1

1 1

1 1

an CO

CO 1О

М

РЪ

D с (CO

1 1

1О

° ь

СО

1

I I I

1

I

1

1

1 I 1

1

1

1

I

1 1

1

I 3

Ю

СЧ

D (Ч ( (Ф с

Ю Л сЧ т1

1 (1

I 1

Г 3

I с I

CO

Ю (1 1 (Ч 1О с с

РЪ CO

%-(%-(а(9 1 О

CO

CO

РЪ

РЪ

СО

РЪ

CO с ОЪ н т-1 ОЪ

an с тЧ CO т-4

1 I

Ю ( ( (Ч с О ) с-1 а"(О\

1 1

3 —

I

1

1 (Ч 1

1 I

1, rE (ОЪ

\ 1 %. 1

à — 1

I -4 1

l

С ) М

1 (!

0 х о

Х а

Ф,Х х (Х 9 он

О а хо

Х ((I щ н (о а ( оа

1

I

I! а!

1 И I

I 1 — -1

О 1

I g 1 I

l I ъ 1

1 Х иЪ I ,1 ° 1

9.1 I ! Д I I

Г Т с

9 1

1 Х I 1

Х 1

I Ф I w I

) а!

1 Ц 1

IO!— È1

I 1

1 l

1 (rr

1 1

1 I

I

I

3 I н

Х 1

9 1

Х I о

Х 1

962288

an

Ol м-((% с с-4 Ю ОЪ

%-4 %-Ч

ОЪ (CO

О ((Ъ с Я т-(CO (Ч

IC Ц оо

9 а .ь о о хц х НО Ф

О Ze x цн о(:

99 а(. С

ЯЕ С " й

Е (ОЦ

u0,Î

9 63 а ."8

Ф Х((1

fb & Ф х ханц

6 .

1

1

1

I

I

I

I

1

12

1 Р 1

СЧ I (Ч

Ch с н

С} с

Ч

1 I (Ъ

0) \

Ch (Ч

CO 3Ч с с

Ch ч-4 (с3 с Ф

РЪ

}3Ъ

Ul с

C) С} с

%-1

1 (Ч 1

СЧ

Ю с

СЧ (с3 с ь

С} с н

1с

Ch с-i I

1 I! с

С Ъ с ь с

СЧ

I 1! ОЪ вЂ” — 3

l 4 I

1 1 I

1 ° 1

1 Ь 3 1

1 ° I rf 1 ! o

1 б}!

I 0l Г 11

1 1

I i

f III i }C}

Х 1 1

1 Х 1 (б 1!

1 О, I 1 ь

Ю с (Ч

° Ф с с

} } }}Ъ 3 %3

Ю с

1О

I I

3}Ъ

\О с ь

% } Р с3

° "4! 1

M с

3Ч

Ю с ь

° Ф

I I

00 гс -}

Ю с

13}

Ю с (Ч (Ъ с

C) Р3

1 1

}Jl

Ch с

С}

3А с 3

CO 3

133 с

}}Ъ

3Ч с

РЪ

}ll

CO с

Ю

}}Ъ

l сЧ I

1

1.1 а

ip

}б л

1 Г Ъ 1

1сЧ 1

I 1

I I I

1 I

I (Ч I

1(Ч !

5»

III 1

1 CO 1

1 с.3 ф 1 1

I

I х .}б 1 х 1

1 4

Ig х

Х.Ц о о

3fI Д о

М 1

1 О

}б 03 и }3} ох

g4 Гч

<»

96 2288

1

I

I

1 I

% Ч

1 1

1 1

I

I 1 I

1

I !

I (1

1

I 1

I

1

0 I

962288

Формула изобретения

Составитель В. Балгин

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Рейвер Корректор Ю.Макаренко

Заказ 7425/36 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Фидиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

1. Состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, выбранный из группы, включающей 5 антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности при хранении на воздухе, он дополнитель- ð но содержит полимер, выбранный из группы,:включающей полиизобутилен, полистирол, поливинилизобутиловый эфир, полиоксиэтилен и их смеси, при следующем соотношении компонен-.

1 тов, вес.ч.:

Щелочный металл - 0,64-3,2 ароматический углеводород 3,25-18

Органический растворитель 40,6-87

Полимер О, 9 5-5-0, 8, 2. Состав по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в .качестве органического растворителя он содержит алифатический или циклоалифатический эфир или его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом.

3. Состав по пп. 1 н 2, о т л и ч а ю шийся тем,что он дополнительно содержит кроненэфир формулы гдето+ n = 2-10, в количестве 0,039-3,3 вес.ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Cagle С.V. Handbook of Adhesive

Bonding. New York, Мс.Craw Hill Book

Со 1973, 1917-1921.

2. Патент CttlA 2809130,кл.156-130, опублик.1957 (прототип) .