Способ получения антиадгезионных покрытий

Способ получения антиадгезионных покрытий

Реферат

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.