Способ изготовления армированных металлом изделий из полиамидов

Способ изготовления армированных металлом изделий из полиамидов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 120778 (21) 2642553/23-05 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231181 Бюллетень 82 43

Дата опубликования описания 233.181 (g ) (3

В 29 D 3/02

В 32 В 15/08

С 09 J 5/00

Государственный комитет

СССР но делим изобретений и открытий (53) УДК 621.792. (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Е.Старжинский, С.В.Щербаков, С.С.Пес

Димент (71 ) Заявитель

Институт механики металлополимерны

Белорусской ССР (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОМ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИАМИДОВ

Изобретение относится к технологии изготовления металлополимерных изделий и может быть применено на предприятиях по переработке пластмасс.

В большинстве случаев основным критерием работоспособности металлополимерных иэделий является прочность закрепления полимерной облицовки на металле. Закрепление может быть меха- 1О ническим, например, за счет действия усадочных напряжений в полимере или заклинивания его в специальных пазах, выточках (13, и т.д. в арматуре и адгезионным в результате создания на межфазной границе полимер-металл адгезионных связей. Адгеэионное закрепление обладает рядом преимуществ перед механическим. Оно позволяет повысить точность иэделий, устранить ползучесть полимера, защитить металл от коррозии, упростить конструкцию арматуры.

Известен способ склеивания литьевых полиуретанов.с металлами с помощью промежуточного адгезионного слоя40-60Ъ-ного раствора в органическом растворителе фосфорсодержащей винилэтинилфенольной смолы 21.

Известен также способ изготовления армированных металлом полиами" ЗО дов (при получении полиамндных облицовок,на металле литьем под давлением1 с предварительным формированием на поверхности наплавочного покрытия из дисперсного полиамида (3) .

Однако эти способы не обеспечивают достаточной прочности изделий.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому положительному результату к изобретению является способ изготовления армированных металлом изделий из полиамидов путем нанесения на поверхность предварительно нагретой металлической арматуры промежуточного адгезионного слоя в виде пленки толщиной 0,1-1,5 мкм иэ

0,5-2,0Ъ-ного раствора полиамида, содержащего 30-100% метиленово-амидных групп с последующим нанесением расплава полиамида (4J.

Пользуясь данным способом, удается формировать адгезионные соедине ния полиамид-металл с предельно достижимой для них прочностью (при испытании соединений методом нормального отрыва) .

Однако способ имеет недостаточную устойчивость соединений к действию воды (при обработке в кипящей воде происходит полное разрушение адге882757

40

Пример. Литьем под давлением сформированы адгезионные соединения полиамида б (OCT-6-06 09-76, марка ПА6-110) с алюминиевой (ГОСТ

616-73, марка А 99, толщина 200 мкм) и стальной (сталь Ст.3 ГОСТ-380-71, толщина 100 мкм)фольгой. Соединения в конечном виде представляли собой облицовку (пластину) иэ ПА6 размером 120х12х2 мм, отлитую н контакте с фольгой. Отливку производят на термопластавтомате ДБ 3328 в специальной литьеной форме. При иэгоd0 зионных связей промежуточный слой:металл); сравнительно невысокую прочность соединений (особенно с цветными металлами) при их испытании методом отслаивания металлической подложки от полимерной облицовки.

Цель изобретения — повышение прочности и влагоустойчивости изделий.

Поставленная цель достигается там, что согласно способу изготовления армированных металлом изделий из полиамидов путем последовательного нанесения на поверхность металлической арматуры промежуточного адгезионного слоя и расплава полиамида, промежуточный адгезионный слой выполняют в виде пленки из композиции, включающей, вес.Ъ:

ПЬливиниловый спирт или поливинилбутираль 69 — 94,6

Резольную фенолформальдегидную смолу 5-30

Гексаметилентетрамин 0,05-5

Хромат цинка 0,05-0,5 2 и выдерживают изделие при 240-360 С н гечение 1-60 мин.

При нагреве в контакте с металлом в промежуточном слое,сформированном предлагаемым образом, происходит комплекс процессов, обусловленных термоокислительной деструкцией.

В принципе, возможно разложение макромолекул на ниэкомолекулярные фрагменты и рекомбинации образовавшихся радикалов, окисление углеродного скелета и боковых групп, сшивка ПВС или полиацетали ФФС, либо их сшивка за счет собственных функциональных групп, сшивка молекул ФФС между собой.

В тонкой пленке, нанесенной на металлическую подложку, н отличие от массивных покрытий, преимущественно протекают процессы сшивания макромолекул. Такие промежуточные слои способны выдерживать нагрев при температуре до 340-360 С без существенного снижения их когезионной прочности (как следует иэ табл.2, разрушение происходит по ПС). 50 товлении соединений принята следующая последовательность операций. Фольгу зачищают наждачной шкуркоЙ (ГОСТ

6456-75, зернистость 1000х50П7), затем приклеивают тыльной стороной консистентной смазкой Литол к поверхности стекла, укладывают стекло на горизонтальную поверхность и наносят промежуточный слой {ПС) н виде 1%-ного раствора.

В качестве растворителей используют этанол (для ПВБ, ФФС и уротропина) и дистиллированную воду (для

ПВС и ZnCrO ). Растворитель должен быть химически инертным по отношению к металлу, легко испаряться при высушивании и обеспечивать хорошую растекаемость раствора.

С целью получения сравнительных данных серия образцов сформирована по известной технологии. В качестве материала для ПС при этом используют полиамид П-548 {ТУ 6-05 1032-73) .

Растворителем для него служит этиловый спирт.

Плотность полимера считают равной плотности водного раствора, в котором пленка, изготовленная методом полива иэ раствора ФФС и ПВБ, принимает положение безразличного равновесия. Растворитель из ПС удаляют при комнатной температуре.

Термообработку ПС производят, установив фольгу между обогреваемыми плитами лабораторного пресса; зазор между плитами 5 мм. Точность контроля температуры +3 С. После термообработки ПС, нагретый до температуры термообработки теплоноситель с уложенной на него фольгой, устанавливают н форму и заливают расплавом

ПА6. Скорость охлаждения теплоносителя в сомкнутой форме 4 град/с.

Адгезионную прочность изделий определяют методом отслаивания фольо ги от полимера под углом 180 . Для этого используют машину Е Р-40, скорость перемещения нижнего зажима составляет 50 мм/мин. Характер разрушения определяют визуально.

При формировании ПС используют поливиниловый спирт (ГОСТ 10778-69, марка ПВС 5/3), поливинилбутираль (ГОСТ 9439-73, марка НК), резольную фенолоформальдегидную смолу (бакелитовый лак CBC-11, ТУ 6-06-1419, 71), уротропин и хромат цинка (ингибиторы коррозии) .

При обработке адгеэионных соединений в кипящей воде боковые и торцовые поверхности образцов ничем не защищают, т.е. вода имеет возможность проникать к подложке как через облицовку, так и по границе раздела с металлом.

Сравнительные данные испытаний представлены н табл.1-3.

882757

Таблица 1

Прочность соединений, кН/м в зависимости от длительности термообработки ПС, мин

5 20 60

Температура термообработки, OC

Характер разрушения соединений

240

1,27 4,0

1,5

260

2,5

4 5

Когезионный по ПС

То же

280

1,7

4,4

4,9

300

4,0

4,0

4,9

320

4,2

4,0

4,4

340

4,0

5,0

3,8

5 0

4,8

360

3,7

Т а б л и ц а 2

Известный

ПС из П548 термообработка ПС при

280ОС в течение 20 мин 2,93 3,02 2,71 2,49 1,92 1,50 1,151,00,8 0,75 0,75 0,7

Предлагемый

ПС из, вес.% ПВБ, 89,8;

ФФС 10, уротропин Q,1;

2пОг040,1 термообработка ПС при

280 С в течение 20 мин 4,9 5,1

4,9 4,7 4,4 3,5 2,7 2,0 1,8 1,7 1,7 1,7

Таблица 3

Прочность соединений, кН/м, в.зависимости от времени термообработки, ПС мин

Состав, ПС, вес.Ъ

0,2 5 10 20 40 60 90

Полиюмид

Р548

2,9 2,8 2,9 2,9

2,4

1,6

1,0

Алюминий

Сталь

Ст.3

4,0 2,0 1,1 0 8

6,0

6 0

1,3

Материал металлической подложки отслаивание полимера от

ПС(длительность 5 и20 мин); когезионное разрушение по

ПС (длительность 60 мин) 882757

Продолжение табл. 3

Прочность соединений, кН м, в зависимости от времени термообработки, ПС мин остав, Псс вес. Ъ атериал металлической подложки

1 1

0,2

2,0 2,0

0,6

1,7 3,0 4, 4 4,5 4,2 3,0

ФФС-5

1,7 3,5

ПББ-89,8

ФФС-10

Сталь

Ст.3

8,0 8,0

114

ПВБ-69,8

3,8

3,0

Алюминий

РФС

ПВБ-4 9, 8

ФФС-50

ПВС-89,8

ФФС-10

3,9 3,8

3,0

1,7 2,4

ФФС-100 (контроль)

ПВС (Контрольный)-"3,5 2,7

3,4

1,5 1,8

В табл.1 приведено влияние температуры термообработки промежуточного, адгезионного слоя на прочность соединений (состав ПС, вес.Ъ: ПВБ

89,8, ФФС 10; уротрвпин 0,1, ZnCr04

0,1

В табл.2 приведено влияние длитель-40 ности обработки образцов в кипящей воде на прочность соединений.

В табл.3 приведено влияние состава промежуточного адгезионного слоя и длительности термической обработки

его на воздухе при 280 С на прочность соединений (содержание уротропина и ZnCr0 < в ПС постоянно по 0,1 вес.В)

Как следует из таблиц, адгеэионная прочность облицовок, получаемых у) по предлагаемому способу, в 2 раза превышает адгезионную прочность, достигаемую по известному способу (табл.2,3) .

Облицовки, закреплеиные по предпагаемому способу, обладают повышенной устойчивостью к действию воды. Величина их остаточной прочнбсти после обработки в воде примерно в 2,5 раза превышает прочностью по известному способу (табл.2). 6О

Оптимальный температурно-временной режим термической обработки ПС: температура 240-360 С; длительность 160 мин (табл.1,3, столь широкий интервал температурно-временных парамет-Я формула изобретения

ПНБ-100 (контрольный) Алюминий

ПРБ-94,8

10 20 40 60 90

2,3 2,4 2,4 1,9

4,9 4,8 4,4 3,0

5,0 2,0 1,1 0,8

4,4 4,6 4,0 2,8

3,8 3,4 3,3 2,2

3,9 3,9 3,5 7,6

2,5 2,4 2,2 2,0

1,9 2,7 2,6 2,0 ров упрощает технологию формирования соединений).

Таким образом, способ не усложняет технологию формирования изделий и позволяет повысить надежность адГеэионного закрепления полиамидной облицовки на металлической арматуре.

Изобретение может быть применено при изготовлении металлополимерных изделий, в частности, металлополимерных подшипников скольжения для тракторов "Беларусь".

Способ изготовления армированных металлом иэделий иэ полиамидов путем последовательного нанесения на поверхность металлической арматуры промежуточного адгезионного слоя и расплава полиамида, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения прочности и влагоустойчивости иэделий, промежуточный адгезионный слой выпол няют в виде пленки из композиции, включающей, вес.Ъ:

Поливиниловый спирт или поливинилбутираль 69-94,6

Резольную фенолформальдегидную смолу 5-30

Гексаметилентетрамин 0,05"0,5

Хромат цинка 0,05-0,5

882757

Составитель Г.Мишенэникова

Техред С.Мигунова Корректор М,шароши

Редактор С.Патрушева

Заказ 10065/17 Тираж 697

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", I».Óæãopoä, ул.Проектная,4 выдерживают изделия при 240-360 С в течение, 1-60 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA 9 3087201,кл.18-59, опублик.1963.

2. Авторское

9 539934, кл. С

3. Авторское

Р 260151 кл. В

4.. Авторское

Р 526526, кл. В свидетельство СССР

09 J 5/00, 1975 ° свидетельство СССР

29 С 5/00, 1969. свидетельство СССР

32 В 7/02, 1974.