Композиция для электрохимического нанесения полимерных покрытий на металл

Композиция для электрохимического нанесения полимерных покрытий на металл

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛ, включаняцая этиленненасьщенный мономер, инициатор полимеризации, соль щелочногр металла и растворитель, отличающаяся тем, что. с целью упрощения технологии получения покрытий и ускорения процесса нанесения покрытий одновременно на катоде и аноде, в качестве этиленне.насьщенного мономера используют виниловый мономер, олигрэ иракрилат или олигоуретанакрилат, в качестве инициатора - тетрафторборат пара-толилдиазония , в качестве соли щелочного металла - перхлорат лития или нитрат натрия, а в качестве растворителя смесь диметилфор1 1мида и низшего спирта при следующем -соотношении компонетов , мас.%: Виниловый моноьшр,( олигозфнракрилат или олигоуретанакрилат 5,0-40,О (Л Тетрафторборат пара-толилдиазония 0,1-0,2 Перхлорит лития или нитрат натрия 0,8-0,9 Диметилформамид 10,0-30,0 Низший спирт Остальное со 4 сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUM

РЕСПУБЛИК ае аи

4 (51) С 09 D. 5/44 С 08 F 2/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5,0-40, 0

О, 1-0,2 (54) (57) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ 3JEKTP0XHNHЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ

НА МЕТАЛЛ, включающая этиленненасыщенный мономер, инициатор полимернзации, соль щелочного металла и растворитель, отличающаяся тем, что, 0,8-0,9

10, 0-.-30, 0

Остальное (21) 3602873/23-05 (22) 03.06.83 (46) 15. 01. 85. Бюл. У 2 (72) Г.С.Шаповал, А.А.Пуд, А.А.Качан, В.И.Богилло, О.М.Шепель, Ю.Н.Киливник и В.А.Багрий (71) Отделение нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии АН УССР (53) 678.686(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 876198, кл. С 08 Р 2/58, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 713896, кл. С 08 F 2/58, 1978 (прототип) . с целью упрощения технологии получе- ния покрытий и ускорения процесса нанесения покрытий одновременно на ка" тоде и аноде, в качестве этиленненасыщенного мономера используют виниловый мономер, олигоэфиракрилат или олигоуретанакрилат, в качестве инициатора — тетрафторборат пара-толилдиазония, в качестве соли щелочного металла — перхлорат-лития или нитрат натрия, а в качестве растворителя — . смесь диметидфорьВмида и .низшего спирта при следующем -соотношении компонетов, мас.Х:

Виниловый мономер, олигоэфиракрилат или

3 олигоуретанакрилат

Тетрафторборат пара-толилдиазония

Перхлорит лития или нитрат натрия

Диметилформамид

Низший снирт

В данном способе роль инициатора полимеризацни и соли щелочного метал-45 ла одновременно играет персульфат щелочного металла, ! е . Композицию полимеризуют методом электрохимической полимеризации на металлическом аноде. Покрытие полу- 50 чают на 2-6 мин на аноде площадью

196 см в диапазоне плотностей тока (i) 0,05-0,6 А/см . После этого покрытие выдерживают 3-10 мин в элект. ролите без тока и сушат на воздухе 55 при комнатной температуре 30 мин или при 80 С 5- 10 мин. Получены глянО цевые ровные покрытия толщиной 38Ф 1134

Изобретение относится к химии и технологии полимеров, а.именно к композиции для электрохимического нанесения полимерных покрытий на металл электрохимическим способом, и может 5 .быть использовано в лакокрасочной нромышленности.

Известна композиция (1) для электрохнмического нанесения полимерных покрытий на металл, включающая виниловый мономер, инициатор полимеризации, соль щелочного металла и растворитель состава,мас.Ж:

Акриловая кислота 1-60

Акрил амид 0,2-20

Персульфат аммония или щелочного метал- 0,01-1 0 ла . Гидрохинон 0,0001-5

Формальдегид 2-20 20

Вода Остальное

Композицию полимеризуют в двухкамерном стеклянном электролизере, разделенном фильтром.Шотта. За 3050 мин на катоде площадью 9,45 см2 25 получают однородные прозрачные, равномерные по толщине покрытия с R> =

10 Ом/см, твердостью по Бринеллю

70 кгс/ммьи плотностью 1,6 г/см .

Покрытия обладают высокой адгезией.

Недостатками композиции являются длительность и сложность технологии получения покрытий и невозможность получения покрытий на аноде.

Наиболее близкой к изобретению но З технической сущности к достигаемым результатам является композиция для электрохимического нанесения полимерных сокрытий на металл, включающая .этилленненасыщеннйймоиомер,инициатор 4 полимеризации,сольщелочного металла и растворитель P2) .

E !

587

60 мкм со следующими механическими харак терис тиками: Прочность на удар, см прямой 50 обратный 30-50

Прочность при растяжении по Эриксену, мм 6-9

Адгезия, балл 1-3

Недостатки композиции — сложность технологии получения за счет стадии выдержки в электролите без тока и длительность процесса получения пок-. рытий только на аноде.

Цель изобретения — упрощение технологии получения покрытий за счет исключения стадии выдержки в электролите без тока и ускорения .процесса нанесения покрытиИ одновременно на катоде и на аноде.

Поставленная цель достигается тем, что в композиции для электрохимического нанесения полимерных- покрытий на металл, включающей этиленненасыщенный мономер, инциатор полимеризации, соль щелочного металла и растворитель, в качестве этиленненасыщенного мономера используют виниловый мономер, олигоэфиракрилат илн олигоуретанакрилат, в качестве инициатора— тетрафторборат пара-толилдиазония (ТФПТДА), в качестве соли щелочного металла — перхлорат лития или нитрат натрия,а в качестве растворителя — смесь диметилформамида и низшего спирта при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Виниловый мономер олигозфиракрилат или олигоуретанакрилат 5,0-40,0

Тетрафторборат пара-толилдиазония О, 1-0,2

Перхлорат лития или нитрат натрия 0,8-0,9

Диметилформамид 10,0-30,0

Низший спирт Остальное

В качестве этиленненасыщенных маномеров используют стирол, винилацетат, метилакрилат, метилметакрнлат, бутилметакрилат, олигоуретанакрилат—

2000 Т (ОУА-2000Т), олигоэфиракрилаты (ОЭА) — три-(оксиэтилен)-e,сь-диметакрилат (ТГИ-З),М,Я"метакрил-(Suc—

-гексаметиленгликоль-1,6)-фталат . (МГФ-1),о,Ю-метакрил-(300-триэтиленгликоль)-фталат (МГФ-9). !

Растворителем является смесь диметилформамида (ДИФ) со спиртом (метиловыми или этиловым).

11345

Композицию готовят простым смешением компонентов в любом порядке, при комнатной температуре. .1

Предлагаемый состав позволяет методом электрохимической полимеризации получать покрытия одновременно на, обоих электродах.

Пример 1. В стеклянный цилиндр объемом 100 мн заливают 80 мн состава, содержащего, вес.Х: ТФПТДА 10

0,1; Ь|С10 0,9, МГФ-1 30; С НЕОН 56.

Погружают в раствор две пластийы из стали 3 площадью 15,3 см каждая, служащие катодом н анодом. Присоединяют их к источнику постоянного тока и пропускают 1 мин ток силой 1,65 мА (плотность тока 0,5 А/см2).Затем плас" тины вынимают из раствора и сушат .10 мин при 80 С. Получены равномерные о по толщине глянцевые покрытия. Толщи-2О на покрытия на катоде 40 мкм, на аноде 46 мкм. Набухание покрытия за

30 сут пребывания в воде цри комнатной температуре 3,5Х.

Адгезию покрытия к подложке опр .25 деляют методом решетчатого надреза снедующим образом.

Покрытие прорезают до подложки лезвием безопасной бритвы вдоль и поперек с образованием "решетки" (десять надрезов длиной Ю мм вдоль плас тины и столько же поперек, расстояние между надрезами 1 мм). Максимальную адгезию оценивают одним баллом, если при легком воздействии лезвия бритвы на квадраты "решетки" они не осыпаются. При выпадении четвертой части квадратов адгезию оценивают двумя баллами, а при выпадении половины квадратов тремя баллами.

Прочность при ударе определяют по максимальной высоте, в которой падает на пленку груз весом 1 кг, на вызывая при этом ее механического разрушения. Испытания проводят на приборе У-,1а.

Адгезия полученного в этом примере покрытия 1 балл, прочность при ударе: прямом 50 см, обратном 50 см.

Пример 2. Методика получе- 5р ння покрытия аналогична примеру 1, но композиция (электролит) содержит, вес.Х; ТФПТДА 0,2; нитрат натрия, (NaNO ) 0,8; метилакрилат (MA) 5;

ДМФ 10; спирт (Сп) 84. Набухание 55 полученных покрытий за 30 сут пребывания в воде составляет на катоде

155Х, на аноде 160Х.

87 4

Адгезия покрытий, полученных на катоде и аноде, 1 балл. Прочность этих обоих покрытий при прямом H обратном ударе 50 см.

Пример 3. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.X:

ТФПТДА 0,15; перхлорат лития LiCEO<

0,85; ИА 25, ДМФ 20, Сп 54.

Набухание покрытий sa 30 сут пребывания в воде на катоде 158Х, на аноде 165Х.

Адгезия покрытий на катоде 1 балл, на аноде 2 балла. Их прочность т1ри прямом и обратном ударе 50 см.

Пример 4. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.Х: ТФПТДА

0,1, ИаЮ 0,9, МА 40; ДМФ 30; Сп 29.

Набухайие покрытий эа 30 сут пребывания в воде на катоде 170Х, на аноде 181Х.

Адгезия покрытий на катоде 2 балла, на аноде 3 балла. Их прочность при ударе, см: прямом (на катоде н аноде) 50, обратном 40 (иа катодв и аноде).

П р и и е р 5. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.X:

ТФПТДА 0,2, Ез.СФО 0,8; МГФ-9 5;

ДМФ 10, Сп 84.

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 3 5Х, на аноде.5Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при прямом и обратном ударе 50 см.

Пример б. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.X:

ТФПТД О, 15; KiCtO 0,,85; МРФ 9-25, ДИФ 20, Сп 54.

Набухание покрцтий за 30 сут пребывания в воде на .катоде 3,5Х, на аноде 5Х.

Ацгезия покрытий на катоде 1 балл, на аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом (катод и анод)

50, обратном (катод и анод) 45.

Пример 7, Методика получения покрытий аналогична примеру t но композиция содержит, вес.X:

ТФПТДА 0,1; NaNO 0,9, МГФ-9 40;

ДМФ 30; Сп 29.

Набухание покрытий sa 30 сут пребывания в воде на катоде 7X иа айо де 8,5Х.

1134587

Ацгезия покрытий на катоде и аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом 50 (катод) и 45 (анод), обратном 45 (катод) и 35 (анод).

Пример 8. Методика получе- 5 ния покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес ° X:

ТФПТДА 0,2; NaNO 0,8; ОУА = 2000 Т 5, ДМФ 10, Сп 84.

Набухание покрытий за 30 сут

10 пребывания в воде на катоде и аноде 10Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при прямом и обратном ударе 50 см.

Пример 9. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес. : ТФНТДА

0,15, МС101 0,85, ОУА 25, ДМФ 20, Сп 54. 20

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 10, на аноде 13Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при прямом

2S и обратном ударе 50 см.

Пример 10. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содерзит, вес.Х:

ТФПТДА 0,1, LiCtOy 0,9, ОУА 40;

ДМФ 30, Сп 29.

Набухание покрытий за 30 сут пре- . бывания в воде на катоде 12, на ано-gg де 14Х.

Адгезия покрытий на катоде 1 балл, на аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом (катод и анод) 50, обратном 50 (катод) и 45 (анод).

Пример 11. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, композиция содержит, вес.Х: ТФПТДА "

0,15, NaNOq 0,85; винилацетат (ВА)

25, ДМФ 20, Сп 54.

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 215Х, на аноде 230Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом (катод и анод) 50, обратном 40 (катод) и 30 (анод).

Пример 12. Методика получе. ния покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.Х:

ТФПТДА 0,15; LiCf04 0,85; метилметакрилат (ММА) 25; ДМФ 20, Сп 54.

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 129, на аноде 140Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при ударе: прямом 50 см, обратном 45 см.

Пример 13. Методика получе. ния покрытий аналогична примеру композиция содержит, вес.Х: ТФПТДА

0,15; NANO> 0,85; ТГМ-3 25; ДМФ 20, Сп 54.

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 8Х, на аноде 9,ЗХ.

Адгезия покрытий на катоде 1 балл, на аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом 50, ббратном 30.

В таблице представлены состав электролита и свойства композиций.

3 1 34587 ц о о о О о о an an м ю an с1 м с

1 I

I о о

an an! 1

1 к

1 6»

1 со

1 И о о

1

I t( о

I 4 ! о о о о ю е о о

СЛ а о о в а о о . an an а о

Ф Щ с»1 ° м е Ю

an oo

1.( о х

» с:( о

&» со ю л

С 1 оо- О

an л

»- СЧ»- - - СЧ м СГ

ОО 00

Ю ° 1 о о

an

CO Ф л »l о о

СГ)

00 0 о0 л ° » Ф о о .о ю о0

D о ф ф со

O aO сь о

СС

I

1 I ! со

CO

Ю

ch о0 л о о

00 л о

Ch л о

v ц ф I Х СЬ

1 Л 6

О1 а,Э

Р Уо l

1 й, (I и I И 34 в! ! I 1 Г

t И ! хlа

1 Р. Э

11:: й

М1 т . СЧ л ° » л

an

° ь Ю о о ю л

an an

° » ° 1 о о

» СЧ

A Ф

СЧ

° в о о о о о о

Ch jCh 1 -,а о

< о

СЧ о

IaO

an

СЧ

I ! м1

СЧ

К> м оо

Ф Ch Ф

00 - Ф СЧ CO а !

C)

СЧ

Ф Ch

Е СЧ о о о

СЧ С»Ъ о о о

СЧ С ) Ю ю

Ю

СЧ

1

X ю

V I O

I л

Р 1 ,"л сб I

Х

»о 1

Е» ) фЦ о 2

Х I ta

I . "4 ф v

О

3 с6

«!I 0) W»

Э .во

1 Ж ф в о л )

1 g

1 1 Й

l о о о о о а я со м1 an ю о о о о о о an м1 an м а an a о о о о о о о л ю an an в а а о сч с сЧ с1 м О с CO В I

11134587

Составитель В.Чупов

Техред Т.Маточка Корректор О.Луго;аая Редактор Т.Колб

Заказ 10029/24 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Примеры 14-20 подтверждают правильность выбора. предельных количеств компонентов композиции ВА,ММА, ТГМ-3 и МГФ-1.

Пример 14. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, композиция содержит, вес.Х: ТФПТДА

0,2, L10t04 0,8, МГФ-I 5, ДМФ . 10;

Сп 84.

Набухание покрытий за 30 сут пре- 10 бывания в воде на катоде и аноде 3%.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при прямом и обратном ударе 50 см;

Пример 15. Методика получе- 15 ния покрытий аналогична примеру 1, композиция содержит,, вес.X: ТФПТДА

0,1, NaN03 0,9; МГФ-1 40, ДМФ 30;

Сп 29.

Набухание покрытий за 30 сут пре- 20

t бывания в воде на катоде 3,5%, на аноде 4,5Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом 50, обратном 50 (катод) 25 и 40 (анод).

Пример 16. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.Х:

ТФПТДА 0,2 1 iCE04 0,8„ ТГМ-3 5;

ДМФ 10; Сп 84, Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 6%, на аноде 7,5%.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при ударе прямом 50 см, обратном 45 см.

Пример 17. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, композиция содержит, вес.Х: ТФПТДА 40

0,1; NaNO 0,9; ТГМ-3 40, ДМФ 30;

Сп 29.

Набухание покрытий за 30 сут пребывания в воде на катоде 10%, на аноде 12Х, 45

Адгезия покрытий на катоде и аноце 2 балла. Их прочность при ударе, 10 . см. прямом 50 (катод) и 45 (анод), обратном 30.

Пример 18. Методика покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.%: ТФПТДА

0,2, LiCEOg 0,8, ВА 5; ДМФ 10, Сп 84.

Набухание покрытий эа 30 сут пребывания в воде на катоде 200Х на аноде 216Х.

Адгеэия покрытий на катоде и аноде 2 балла. Их прочность при ударе, см: прямом 50, обратном 40.

Пример 19. Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.X:

ТФПТДА 0,1; ИаИО 0,9; ВА 40;

ДМФ 30, Сп 29.

Набухание покрытий эа 30 сут пребывания в воде на катоде 229%, на аноде 240%.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 3 балла. Их прочность при ударе, см: прямом 50 (катод) и 40 (анод), обратном ЗО.

П р и и е р 20..Методика получения покрытий аналогична примеру 1, но композиция содержит, вес.%:

ТФПТДА 0,2; NANO) 0,8; К4А 5; ДМФ 10;

Сп 84.

Набухание покрытий эа 30 сут пребывания в воде на катоде 120%; на аноде 132Х.

Адгезия покрытий на катоде и аноде 1 балл. Их прочность при ударе, см: прямом 50, обратном 50 (катод) и 45 (анод) °

Таким образом, изобретение приводит к упрощению технологии получения покрытий за счет исключения стадии выдержки в электролите без тока и ускорения процесса нанесения покрытий, одновременно на катоде и аноде, в

5-16 раз по сравнению с известным, и может быть использовано в лакокрасочной.промышленности.