Состав для противоизносных покрытий

Состав для противоизносных покрытий

Реферат

Изобретение относится к области сверхтонких полимерных покрытий на основе перфторполиэфиркислот и может быть использовано в различных областях техники для повышения износостойкости деталей машин, металлообрабатывающего инструмента и др.

Сверхтонкие противоизносные покрытия на поверхностях изделий получают путем обработки их растворами фторсодержащих поверхностно-активных веществ (фторПАВ) в легколетучих хладонах, после испарения которых на защищаемых поверхностях образуются покрытия в виде мономолекулярного или близкого к нему слоя, толщина которого, в зависимости от молекулярной массы и содержания в растворе фторПАВ, составляет от 10 до 250 ангстрем. Образующиеся покрытия при определенных условиях предотвращают вытекание масла из зоны трения и придают поверхности антиадгезионные свойства. В машиностроении обычно используют низкоконцентрированные растворы фторПАВ (0,05-2,0%) под общим названием «Эпиламы».

В отечественных эпиламах марок Эфрен-1, Эфрен-2, 6СФК-180-05, «Фолеокс» в качестве растворителей для перфторированных высокомолекулярных ПАВ до недавнего времени использовали озоноразрушающий хладон-113 или его смесь с хладоном-112. Однако, в соответствии с Монреальским протоколом и Лондонской поправкой к нему, в Российской Федерации в 2000 году прекращен выпуск хлорфторуглеродов, в том числе и хладона-113. В настоящее время для замены хладона-113 в составе эпиламов предлагаются перфторированные растворители, использование которых регулируется Киотским протоколом, например перфторметилциклогексан, либо смесевые растворители с их использованием (Промышленные фторорганические продукты: Справ. изд. / Б.Н.Максимов, В.Г.Барабанов, И.Л.Серушкин и др. - Изд. 2-е, пер. и доп. - СПб: Химия, 1996. - 544 с.; ст.458).

В составах марки «Фолеокс» в качестве растворителя фторПАВ, а именно перфторполиэфира с концевой кислотной группой, предложен дифтортрихлорэтан (хладон-122а) в смеси с олигомером гексафторпропилена при следующем соотношении: олигомер - 10-20% масс., дифтортрихлорэтан - до 100% масс. Используемый дифтортрихлорэтан имеет молекулярную массу (М.М.) 169,39 г/моль, плотность при 20°С ρ=1571±2,8 мг/м³ и t_кип 72°С при 760 мм рт.ст. В качестве олигомера гексафторпропилена используют, например, тример гексафторпропилена с t_кип 110°С при 760 мм рт.ст., выпускаемый под маркой ФОЛ-63, или димер гексафторпропилена с t_кип 45-50°С при 760 мм рт.ст., выпускаемый под маркой ФОЛ-62 - прототип (Патент РФ "Состав для противоизносных покрытий" №2044763, С 10 М 3/24).

Однако смеси хладона-122а с тримером или димером гексафторпропилена неазеотропны, причем разница кипения компонентов составляет ˜38°С в случае использования ФОЛ-63 и 20÷25°С в случае использования ФОЛ-62. При длительном хранении и в процессе использования эпилама, включающего в себя неазеотропный смесевой растворитель, возникнет необходимость контроля и корректировки состава растворителя. При этом следует отметить, что в настоящее время хладон-122а промышленно не производится.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение арсенала составов для противоизносных покрытий, в состав которых входят растворители для фторПАВ, способные заменить озоноразрушающий хладон-113.

Технический результат достигается тем, что состав для противоизносных покрытий, содержащий перфторполиэфир с концевой кислотной группой и растворитель, в качестве растворителя содержит азеотропную смесь фторуглерода и фторхлоруглеводорода при следующем соотношении компонентов, масс.%:

перфторполиэфир	0,1÷1,0
азеотропная смесь	99,9÷99,0

причем азеотропная смесь в качестве фторуглерода содержит смесь транс- и цис-изомеров перфтор-(4-метил-пентена-2) (ФОЛ-62), в качестве фторхлоруглеводорода она содержит 1-фтор-1,1-дихлорэтан (хладон-141b) при следующем соотношении компонентов, масс.%:

смесь транс- и цис-изомеров
перфтор-(4-метил-пентена-2)	43,3
1-фтор-1,1-дихлорэтан	56,7

Азеотропная смесь ФОЛ-62 с хладоном-141b имеет температуру кипения 27-29°С при Р=760 мм рт.ст., GWP - 485,49; ODP - 0,084. Интервал температур кипения азеотропной смеси объясняется наличием в составе ФОЛ-62 двух изомеров.

ФОЛ-62 - перфторуглерод непредельного ряда, озонобезопасная, не являющаяся парниковым газом, трудногорючая жидкость с температурой кипения 45-50°С.

Хладон-141b - фторхлоруглеводород, ODP=0,11, HGWP=0,15, GWP=630, горючая жидкость с температурой кипения 32,05°С.

Пример.

Эффективность противоизносного покрытия оценивали по величине относительной интенсивности изнашивания образцов в процессе триботехнических испытаний. Триботехнические испытания проводили на машине СмТ-2М по схеме «вал - частичный вкладыш».

Для проведения испытаний подготовили два состава эпилама: 1%-ный раствор перфторполиэфира с М.М. 3600 в азеотропной смеси (Э1) и 1% раствор перфторполиэфира с М.М. 5000 в азеотропной смеси (Э2), а также образцы - вкладыши площадью 2 см² из стали 40Х. На предварительно обезжиренные в гептане и высушенные в термошкафу вкладыши нанесли противоизносные покрытия методом окунания на 3-4 минуты при комнатной температуре в эпиламирующие растворы Э1 или Э2. Величину относительной интенсивности изнашивания образцов определяли согласно известной методике (В.С.Исакович, В.А.Струк, В.А.Губанов и др. Трение и износ. Т 13, №2, с.306-307, 1992). Результаты испытаний приведены в табл.1.

Таблица 1Результаты триботехнических испытаний
Тип покрытия	Относительная интенсивность изнашивания 1×10-11
Э1	0,077
Э2	0,062
Прототип*	0,064
Без покрытия	2,78
* - состав эпилама: 1,0 г перфторполиэфира с концевой кислотной группой и М.М. 5000, 89,0 г дифтортрихлорэтана и 10,0 г ФОЛ-62.

Таким образом, предлагаемый состав для противоизносных покрытий, включающий в себя в качестве растворителя фторПАВ азеотропную смесь ФОЛ-62 с хладоном-141b, позволяет повысить износостойкость обрабатываемой поверхности. При этом, из-за низкой температуры кипения, а следовательно, и большой скорости испарения растворителя достигается более равномерное покрытие, особенно на поверхностях сложной конфигурации, за счет уменьшения натекания раствора перфторполиэфира в полости и зазоры в процессе сушки.

Состав для противоизносных покрытий, содержащий перфторполиэфир с концевой кислотной группой и растворитель, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит азеотропную смесь фторуглерода и фторхлоруглеводорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Перфторполиэфир с концевой кислотной группой	0,1÷1,0
Азеотропная смесь	99,9÷99,0

причем азеотропная смесь в качестве фторуглерода содержит смесь транс- и цис-изомеров перфтор-(4-метил-пентена-2), в качестве фторхлоруглеводорода она содержит 1-фтор-1,1-дихлорэтан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь транс- и цисизомеров
перфтор-(4-метил-пентена-2)	43,3
1-Фтор-1,1-дихлорэтан	56,7