Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к области технологии получения полимерных покрытий - повышения эксплуатационных свойств полимерных покрытий, за счет увеличения адгезии основного покрытия к металлической подложке.

Адгезия покрытия к подложке является главным фактором, определяющим качество покрытия. Связь «покрытие-подложка» характеризует поведение защитного слоя, поэтому всегда при разработке покрытий уделяется особое внимание качеству поверхности деталей и совместимости разнородных материалов.

При нанесении любого вида покрытия особое внимание уделяется чистоте поверхности подложки, которая в свою очередь определяет уровень адгезии будущего покрытия. Этим объясняется многообразие различных видов очистки поверхности перед нанесением покрытия и практически полным отсутствием технологий модификации поверхности под конкретные виды покрытий. Исследования здесь, как правило, заканчиваются разработкой специальных составов покрытий под конкретные подложки.

Основной задачей исследовательской работы, проводимой в рамках обсуждаемой темы, является создание универсального праймерного агента для подложек из углеродистых сталей при нанесении на них покрытий на основе полифениленсульфида.

Использование силанов - большой группы кремнийорганических соединений, распространено во многих отраслях, в том числе и полимерной индустрии. Однако исследования здесь в первую очередь направлены на создание полимерных композитов, т.е. с помощью силанов производят модификацию поверхности различного рода наполнителей полимерных материалов с целью увеличения их адгезии к матрице.

Так группа (СН₃-Si-) имеет стабильную и прочную связь, она неполярная и отвечает за снижение поверхностной энергии и гидрофобные эффекты; группа (-Si-H), наоборот, очень активна, взаимодействует с водой и углеродом, образуя новые соединения; метокси-группа также очень активна и, вступая в реакцию с углеродом и кремнием, образует легко гидролизуемую группу; также активно взаимодействуют аминопропил и винил-группы; группа (-Si-O) отвечает за связь с металлами и минеральными соединениями.

В качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому изобретению известен способ нанесения покрытия на металлические поверхности из водной композиции (патент РФ №2402648 С2, 27.10.2010), содержащей в том числе и силаны. Приведенный выше способ направлен на увеличение коррозионной стойкости и уровня адгезии между металлической поверхностью и лаком.

Еще одна авторская работа (US 20040237890 А1, МПК С23С 16/00, 02.12.2004) посвящена разработке покрытия на основе полифениленсульфида для нефтегазовых трубопроводов с применением промежуточного праймерного слоя на основе различных фосфатов.

К недостаткам приведенных выше методов можно отнести сложность составления гибридных водных растворов, содержащих фториды и фосфаты. А универсальность методов не позволяет получать достоверно воспроизводимые результаты для конкретных типов подложек (сталь, алюминий, медь и т.д.) и покрытий.

Техническим результатом изобретения является разработка универсального способа нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку и борьбы с подпленочной коррозией при нарушении целостности покрытия, что будет способствовать увеличению коррозионной и химической стойкости покрытия.

Технический результат в предложенном изобретении достигается следующим образом.

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку, характеризующийся нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.% водного раствора N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилана методом окунания, сушкой при температуре 120°С в течение 60 минут и электростатическим напылением порошкового покрытия на основе полифениленсульфида.

В качестве металлической подложки используют подложку из низкоуглеродистой стали, углеродистой стали или чугуна.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность металлических подложек наносят 3 об.% водного раствора N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилана. Раствор кремнийорганического соединения наносится на защищаемую деталь методом окунания. После этого деталь помещают в сушильную камеру и осуществляют сушку при 120°С в течение 60 минут. За это время вода успевает испариться с поверхности подложки, и на ней образуется наноразмерный слой кремнийорганического соединения. После получения промежуточного праймерного слоя на деталь наносится основное покрытие на базе полифениленсульфида. При формировании покрытия в печи между полифениленсульфидом и металлической подложкой образовывается устойчивая химическая связь. Схема образования связи представлена на Фигуре 1.

Возможность промышленной применимости предлагаемого способа и полученных с его использованием полимерных покрытий на основе полифениленсульфида подтверждается следующим примером реализации.

Пример.

В качестве исходных материалов использовались 3 об.% водный раствор N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилана, порошковое покрытие на основе полифениленсульфида и стальные пластины (Ст08, сталь 40).

Раствор наносился на металлическую подложку методом окунания, после чего пластина помещалась в сушильный шкаф (120°С) на 60 мин. Сразу после сушки на пластину методом электростатического напыления наносилось порошковое покрытие. После формирования покрытия в печи пластина подвергалась испытаниям на определение уровня адгезии. Для сравнительного анализа испытания проходили пластины, не прошедшие поверхностную модификацию. Адгезия покрытий определялась двумя способами.

Первый - методом отрыва по стандарту ISO 4624, ASTM D 4541. Было установлено, что уровень адгезии покрытия на пластинах с промежуточным кремнийорганическим слоем на 10-15% выше по сравнению с покрытием, нанесенным на необработанную металлическую подложку.

Второй - методом решетчатого надреза по ГОСТ 15140-78. На пластинах с покрытиями делались перпендикулярные надрезы, после чего они погружались на 72 часа в кипящий 7 масс.% раствор NaCl. Осмотр пластин после испытания показал, что на модифицированной пластине отсутствуют следы коррозии и разрушения основного покрытия, а на немодифицированной пластине наблюдается подпленочная коррозия и разрушение основного покрытия (Фигура 2).

1. Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку, характеризующийся нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.% водного раствора N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилана методом окунания, сушкой при температуре 120°С в течение 60 минут и электростатическим напылением порошкового покрытия на основе полифениленсульфида.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлической подложки используют подложку из низкоуглеродистой стали, углеродистой стали или чугуна.