Способ получения полимерного покрытия на металле

Способ получения полимерного покрытия на металле

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛЕ Обработкой поверхности метаипла поверхностно-активным веществом, нанесением полимерной пленки и прессованием при нагревании и давлении, о т л и ч а root и и с я тем, что, с целью увеличения адгезионной прочности и водостойкости покрытия, обработку проводят водным раствором низкомолекулярных поверхностно-активных веществ концентрацией 1,1-10 г/л в течение 5-10 мин с последующей сушкой при 80100°С , а прессование пленки под давлением 0,05-0,2 кгс/см при 135170°С в течение 20-30 мин. д 15

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ со,ио оп

PEOlYSËÈК

В 05 D 1/38>

В 29 С 27/30; В 32 Ц 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ввтотоновт овиовтввотвт

Мв

° в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОТ-:тЕНИЙ И ОМРЫТИЙ (21) ° 3217633/23-05 (22) 18.12.80 (46) 23.05.83. Бюл. В 19 (72) Л.Л. Митрохина В.A. Миронов, О.И. Черников и A.é. Качан (71) Сектор нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии AH Украинской CCP (53) 678.027.94(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 588693,,кл. В 05 D 1/02, 1977.

2. Патент СшА Ю4113539,кл.56-306, опублий 1979.

3. Высокомолекулярные соединения, т.ТХ, 1969, с. 126 (протогип).

„„SU„„940405, А (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ HA МЕТАЛЛЕ обработкой поверхности металла поверхностно-активным веществом, нанесением поли мерной пленки и прессованием при нагревании и давлении, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения адгезионной прочности и водостойкости покрытия, обработку проводят водным раствором низкомолекулярных поверхностно-активных веществ концентрацией 1,1- 10 г/л в течение

5-10 мин с последующей суыкой при 80100 С, а прессование пленки под даво

-лением 0,05-0,2 кгс/см при 135170 С в течение 20-30 мнн.

940405

10

40 полимеров используют сополимер этилена с винилацетатом (12%. винилацеИзобретение относится к области получе««ия полимерных покрытий на металлах, конкретно покрытий на основе сополимера этилена с винилаце,татом, и может быть использовано в нефтяной и газовой про«ишленности для защиты нефте- и газотрубопро.водов и других металлических соору- жений от коррозии, Известен способ получения полимерного покрытия на металле путем предварительной обработки последнего водным раствором полиэтиленамина с последующим нагревом при

200-350 С, после чего наносят полимер, например полиамид, полиэтилентерефталат, пентапласт литьм под давлением или термическим адгезированием (1). Такой способ включает использование высокоплавких полимерных покрытий, т.е. он эффективен при нагреве металлической подложки с образованной на ней пленкой полиэтиленполиамина только при 200350 С ° При температуре нагрева о ниже 200 С пленка полиэтиленполиамина получается недостаточно проч- ной.

Известен также способ, согласно которому полиэтиленовое покрытие на сталь наносят после предварительной обработки Последней грунтовочным составом, соержащим 45-99,8 мас.Ъ пленкообразующего полимера, 0,245 мас.% окисленного полиэтилена в смеси растворителей (1 моль р-крезола, 1,2 моль формальдегида и

0,2 «лоль аммиака,).. После этого ме таллическую подложку нагревают до

140.С для удаления растворителей, после чего методом горячего прессования наносят слой полиолефина, например полиэтилен «. 2 1. Способ получения полимерного..покрытия мно . гостадиен, состав грунтовочной композиции сложен, токсичен из-за наличия органических растворителей и пригоден волько для конкретной системы сталь-полиэтилен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения полимерного покрытия на металле, включающий обработку поверхности металла поверхностно-активным веществом и последующее крепление полимерной пленки с использованием нагрева и давления f3 ). По этому способу поверхность металла предварительно выдерживают при 200 С в течение

20 мин, а затем обрабатывают 1%-ным раствором жирной кислоты, например олеиновой в бензине, или пастой содержащей жирную кислоту, при 60 С.

Для удаления адсорбированных молекул жирной кислоты металлические образцы обрабатывают в течение 1 ч в бенэоле при 70 С до образования на металле мономолекулярного слоя хемосор- бированных молекул жирной кислоты.

После этого к модифицированной поверх. ности металла приклеивают полиэтиленовую пленку при 155 C в течение 1 ч под давлением 2,3 кг/см . Однако такая обработка поверхности металла не улучшает адгезионные свойства покрытий из полимеров, имеющих полярную структуру. В этом случае мономолекулярный слой жирной кислоты закрывает„ на поверхности металла активные полярные центры, которые участвуют в свя. зывании полимера с металлом.

Недостатками известного способа являются также многостадийность, трудоемкость и использование токсичных растворителей, загрязняющих окружающую среду.

Целью изобретения является увеличение адгезионной прочности и во- достойкости покрытия.

Цель достигается тем, что при реализации способа получения полимер.ного покрытия на металле, включающего обработку поверхности металла поверхностно-активным веществом, нанесение полимерной пленки и прессование при .нагревании И давлении, обра- . ботку проводят водным раствором низкомолекулярных поверхностно-активных веществ концентрацией 1,1-10 г/л в течение 5-10 мин с последующей сушкой при 80-100 С, а прессование пленки— под давлением 0,05-0,2 кгс/см при

125-170 С в течение 20-30 мин.

35 B качестве неполярных. полимеров для покрытий испояьзуют полиэтилен высокого давлеиия (ПЗВД) про«ышленной марки 15803-020, ГОСТ-16337-77, ° толщина пленки 100 мк. Из полярных тата), полученный методом экструзии в виде рукава на установке ЛРП 48-600, толщина пленки 250 мк, П р и и е р. Для получения поли:мерного покрытия на металле образцы стали CT-3 размером 100 ° 20.2 мм зачищают наждачной бумагой, обезжиривают бр вином и помещают на 5-10 мин (время Формирования адсорбционного слоя молекул ПАВ на металлической поверхности) при комнатной температуре, в водный раствор ПАВ при концентрации, равной KKN - критическая концентрация мицеллообраэования. 3атем для полного удаления остаточной влаги с поверхности образцов металлические пластины сушат при 80-100 С

После этого на них,наносят пленку из полярного или неполярного поли60 мера методом горячего прессования при давлении 0,05-0,2 кг/см2 и тем- . пературе 135-170 С в течение 20 мин (это время, необходимое для завершения формирования адгезионного слоя, 65 включающая равномерный прогрев метал940405 ла н полимера н полное смачивание металлической поверхности адгеэивом, .

Температура прессования определяется покаэателем текучести и термической устойчивостью выбранного полимера.

Для сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА), содержащего 12В винилацетата, т, прес. 130-140 С. Для

ПЭВД т.прес. 150-160 С.

Испытание адгезионной прочности соединения производят методом отсла- 10 ивания под углом 180 .на разрывной машине при скорости отслаивания, 50 мм/мин. Затем металлические образцы с полимерным покрытием кипятят в воде в течение 200 ч,после чего определяют 15 адгезионную прочность соединения.

Данные об изменении адгеэионной прочности в результате модификации поверхности металла различными ПАВ и после 200-часового кипячения в воде по известному и предлагаемому способам приведены в табл. 1. Причем условия прессования (температура для

СЭВА т.прес, 140 C и для ПЭВД т.прес.

155 C давление 0,1 кг/см время выдержки 20 мин) выбраны с таким расчетом, чтобы адгезионная прочность соединения была максимальной. В габл. 2 приведены результаты определения адгеэионной прочности при различных условиях прессования (нижние и верхние пределы режима прессования).

940405

I 1 Х( I: Ф Н А Ф

ew36o3;0 1 Д Р О О 63

Х6 ЭЭ

Х(ЭЭООРН

lихха

Ц(хлйдН

О М

Г Ъ СЧ е 51

ЭО I

Ц(33 I

6Ъ (I Э Э

36(х I I а

33cwe%

В6 ЭОО6(НХ

6 ха 36х

Х6336ХНВ

1 163(3. а О Ц Ц

1 36уооху

1 х а

Э I.

333 6Ф I, О -1

М\ Ф м3 Lfl

О 3

° 3 С Ъ

О О О Ф .(Ч Ч ф3 РЪ

О О

РЪ СО 3 СЧ

О О

О ф.3 РЪ

I 3 33

1на ! oe

I 6l6

Ф 0

I аих

I e E

I 0360 оо (VAL

Ч(3 М 6Ъ с с с

РЪ Г Ъ Ю

Ю, (Ч с

Ц) Ф

О IO ° с. с

Г Ъ 33Ъ!

l) Il!

I 1 н! О 1

i 6Ъ Х х а

1 аю

1 6Ъ(6

1 О ОХ

1 И Н

1 Э 0 ..

I ЭХО

1 ОХХ и1 ИЪ с

%-3

3А 3(Ъ ! с

%-3 %3

Х

Э 63

1 ЦЦЦЦ п(w оаэи (Хн

МЪ с СЧ

333

О О 1

СЧ чЧ а3

О О

r1 сЧ н

Х а

Х

И

0 Х

Х э Я

l

I3

I од он

l,юх

:Р1 а

Ц Ц Ц о о о

333 N 333 ф t6

Ц Ц о о

333 333

L ф Ф

Ф

X ч

t

Й:

o — cJ

О О

4 Ю

Э Я(Х аеЪ

g3 cQ M

О н,ю

Х с4A

36 Х

o o О

Х

4 16 О

Ю О

t6 а

О.о

0 о

O Ф6,О

O о

36

l

I

I

1

1

1

1

I !

1

1

I

I

l

l

1

1

1

3

1

1

l

: l

1

1 . l с н

О

О

Х о а

И

6(Х

03

Х Х а

O

<б 333

Р н

Е g

Х 333

U и

0 Х

Х 6!

Х 1 .ао е х

0 0 (-" 0

Х

C 33

Х!

I

1

I

1

1 к

1 Г

1 О

I О

1 Ф

I 5

1 о н

Д 6\ ф Х 36

М 5I О н и, х

Х @ Х

Х

Х

4 Ф 6Ъ

o e x 6i а 01,036х а 33 z Э (Р а 6 . 36.ех 60 1 ом

О О ОРЕМ(6ОЙХ

3 0360: 3 ОЭЭ

$4!6 6(ФЦ мм(3(обeoláo

3(ООS(6a,3."05(6

Ю 3(Ъ МЪ LA \О. с — с с с с

СЧ м-3 г(г4 СЧ

940405

I н о

О

Ф

Н,(1 х (.х

Ф (1

Ф

0»Х (=t o е х х ео х

X 0) I

Ф

»((Э

Е

>» ( и о х о

И

1 о

0 Х

5 о и хо

А и (0)

»(0 х

Ф»Г)

Е

> r(l (х о х о и Чх (»(х 0»((ФФХФ а t e (r(мхох

О(1 Х

Э

r(o аоо

Ч (О(0» I

1

I ахх х

Фоо н х о

О(O

Фоо аи х

О Х о»ха о Ф

» »Ъ с

I

О(О Х (((0» а Ф

О 03 оох

1: Н ((o ехо

»

I;

I

I

I

I

I

1

I о л ((I g он ((( аа и и о

»(j

I

1.

1

l(1»

11

Ij

I»

» о о » о

0,Z хи ((" о х

И н о

O 1r( н а о.

1Й йх

:! ох он хе

0» I

Фо он

r» o .о ф х х х на ое ео а 4

О о ( (Ф е ни абак н Ф (ц д Ц

Ц Ф х(,о (»(Щ н х с

Ф

N g х

O ((I х

1 н о

1 . б

I

1 (((r(( ((Х

Ц о

Ф

1 1 I и m»б

Э Ф

Х 0 (О Р( (: о

Зов

1i ri O еоо

K x(»

Х (»( х о х

4 Х оее

l((Х Ц

O (r, O ихм

940405

Та блица 2 !

Адгезионная прочность, кг/см

Время обработ ки,мин

Режим прессования

1 1

ККМ, г/л

Способ обработки по- .верхности металла

Приклеиваемая

Р кг/см Т С С мин пленка

) С f! SO Na

То же

СЭВА (12%

То же

1,1 10

0,01

140 30

140 20

130 20

1,5 .

1,1 5

1,1 10

0,1

0,2

5,6

5,4

СЭВА (12%

) N-окись алкилдиметилС 4 С 6

То. же

2,5 10

2,5 8

2,5 5

10,0 10

10,0 10

10,0 8

То же

СЭВА (12% ) ДС-10

То же

То же

ПЭВД

0,01 170 30

0,1 155 20

0,2 150 20

N-окись алкилдиметиламина С+ - С16

То же

2,5 10

2,5 10

2,5 8

1,3

3,6

То же

3,2! сравнению с известным позволяет использовать как полярные, так и неполярные полимеры в качестве защитных покрытий для металлов; улучшить адгезионную прочность соединения полимер-металл (сталь} в 2-4 раза; повысить водостойкость соединения при обычных и повыаенных температурах в 2-3 раэау устранить загрязнение окружающей среды и улучшить условия работы благодаря замене токсичных растворителей водой.

Составитель Л. Ягодкина

Редактор П. Горькова Техред С,Мигунова КорректорО.Тигор

Заказ 6446/2 Тираж 689 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Значительное увеличение адгезион- 30 ных свойств системы при модификации, металлической поверхности раствора- ми ПАВ достигается эа счет улучшения смачивания металлов полимерами.

При адсорбции молекул ПАВ на метал- лической поверхности образуется гидрофобный слой, благодаря чему заметно повыаается и водостойкость соединения.

Таким образом, предлагаемый способ4 модификации поверхности металлов по

0,01

0,1

0,2

0,01

0,1

0,2

140 30

140 20

130 20

140, 30

140 20

130 20

2,5

6,5

6,0

1,6

4,9

4,3