Способ получения адгезионного соединения металла с полиолефином

32 31/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДГЕЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПОЛИОЛЕФИНОМ(71) Заявители Институт механики металлополимерных систем им. В.А.Белого НАН Беларуси Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатели Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси Белорусский государственный технологический университет(57) Способ получения адгезионного соединения металла с полиолефином, модифицированным прививкой итаконовой кислоты, включающий нанесение на поверхность металла покрытия из расплава модифицированного полиолефина, их термическое контактирование в воздушной среде при температуре 160-1900 С в течение 5-60 мин. с последующим охлаждением, отличающийся тем, что перед термическим контактированием проводят дополнительную термообработку в течение 20-200 сек при температуре 210-2500 С.(56) 1. Заявка Японии 3-17142, МКИ С 0823/04,085/09, 1991. 2. Заявка Франции 2130278, МКИ С 0827300, 1972. 3. Патент США 4857600, МКИ С 08255/02,08255/04, 1989. 4. Песецкий С.С. и др. Об адгезионном взаимодействии со сталью полиэтилена с привитыми функциональными группами//Доклады АН Беларуси. - 1995. -2. - С. 56 - 59. Изобретение относится к технологии получения адгезионных соединений полимеров олефинов с металлами и может быть использовано на предприятиях, производящих и использующих металлополимерные материалы и изделия. Слоистые металлополимерные материалы и металлические изделия с тонкослойными покрытиями из полиолефинов находят все более широкое применение в современной технике. Их эксплуатационные свойства определяются, главным образом, прочностью адгезионного соединения полиолефина с металлом. Поскольку олефиновые полимеры не содержат в составе макромолекул полярных адгезионно-активных групп, то они обладают низкой адгезионной способностью к металлам. Для ее повышения к макромолекулам полиолефинов прививают различные низкомолекулярные вещества, содержащие функциональные, чаще всего кислородсодержащие группы. В заявке 1 для повышения прочности на отдир к твердым поверхностям покрытий из полимеров этилена, к их макромолекулам прививают 1 - 5 масс. . ненасыщенной органической кислоты или ее ангидрида, а адгезионные соединения получают прессованием при температуре 200 С и давлении 80 МПа. Однако данный способ приемлем, преимущественно, для соединений полиолефинов со стеклом. Для повышения прочности адгезионного соединения полипропилена с металлами и минеральными волокнами его нагревают в расплаве с, по меньшей мере, одной алициклической карбоновой кислотой, содержащей в своей структуре двойную связь в форме цис-изомера и ее ангидрида в присутствии агента образователя свободных радикалов 2. Недостаток данного технического решения заключается в том, что оно применимо лишь при использовании адгезивов на основе полипропилена. 2691 1 В решении 3 для улучшения адгезионных свойств полиолефинов (полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена с- олефинами С 3 - 12) проводят прививку к их макромолекулам ангидридов ненасыщенных двухосновных кислот. Прививку производят в специальных аппаратах, состоящих из 3 - 10 реакционных зон в присутствии сложной системы активаторов и катализаторов. Недостаток этого решения заключается в сложности технологии модифицирования полиолефина. Наиболее близким аналогом (прототипом) предполагаемого технического решения является способ получения адгезионных соединений полиолефинов с металлами, основанный на модифицировании полиолефинов прививкой к их макромолекулам итаконовой кислоты, последующем нанесении из модифицированного таким образом полиолефина покрытия на металл и термического контактирования покрытия с металлом на воздухе при температуре 160-190 С в течение 5 - 60 мин 4. Недостатком данного способа является недостаточно высокая адгезионная прочность металлополимерного соединения и, кроме того, для достижения ее максимально возможных значений технологические параметры (температуру и длительность термического контактирования) необходимо варьировать в узком диапазоне каждому значению температуры, выбранному в диапазоне 160 - 190 С, соответствует определенное значение длительности термического контактирования, варьируемое в интервале 5 - 60 мин. Задачей предполагаемого изобретения является повышение адгезионной прочности соединений полиолефинов с металлами. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения адгезионных соединений металла с полиолефином, модифицированным прививкой итаконовой кислоты, включающем нанесение на поверхность металла покрытия из расплава модифицированного полиолефина, их термическое контактирование в воздушной среде при температуре 160 - 190 С в течение 5 - 60 мин с последующим охлаждением, согласно изобретению, перед термическим контактированием проводят дополнительную термообработку в течение 20- 200 сек при температуре 210 - 250 С. Для подтверждения эффективности предлагаемого решения проводят серию сравнительных экспериментов. Используют следующие материалы полиэтилен высокого давления (ПЭВД, марка 10803 - 020, ГОСТ 16337 - 77), полиэтилен низкого давления (ПЭНД, марка 276 - 73, ГОСТ 16338 - 85), полипропилен (ПП,марка 21030 ГОСТ 26996 - 86), модифицированные прививкой к их макромолекулам 1 масс.итаконовой кислоты (ИК) 2-2 квалификации х.ч В качестве металлических подложек используют стальную (сталь 0,8 кп, толщина 50 мкм., ГОСТ 503 - 71), алюминиевую (алюминий А 99, толщина 100 мкм., ГОСТ 618 - 73) и медную (медь М 2, толщина 100 мкм., ГОСТ 1018 - 71) фольги. Прививку итаконовой кислоты к макромолекулам полиолефинов осуществляют методом реакционной экструзии в одношнековом пластикаторе термопластавтомата ДБ 3328 при температуре 195 С в присутствии пероксида дикумила. Примеры вариантов способов получения адгезионных полиолефинов с металлами приведены в таблице. Примеры 1 - 5. Согласно прототипу адгезионные соединения получают следующим образом. На обезжиренные металлические фольги наносят покрытие из расплава модифицированного полиолефина толщиной 350 мкм. Осуществляют термическое контактирование в термокамере при температурно-временных параметрах, указанных в таблице. Алгезионную прочность сформированных соединений определяют через сутки после их формирования методом отслаивания покрытия от подложки под углом 180 С. Перед отслаиванием покрытия армируют тканью х/б. Испытания проводят на машине- 40 (фирма , Германия) при скорости перемещения подвижного зажима 50 мм/мин. Адгезионную прочность характеризуют удельным усилием отслаивания. Примеры 6 - 16 согласно изобретению описывают последовательность технологических операций,включающих нанесение на поверхность металла покрытия из расплава модифицированного полиолефина, их термическое контактирование в воздушной среде при температуре 160 - 190 С в течение 5 - 60 мин с последующим охлаждением и проведение перед термическим контактированием дополнительной термообработки в течение 20 - 200 сек при температуре 210 - 250 С, а также характеризуют адгезионную прочность металлополимерных соединений, получаемых при этом. Они отличаются от примеров 1 - 5 введением дополнительной операции термической обработки покрытий. 2691 1 пособ получения адгезионного соединения металла с полиолефином Материалы, операции, способ получения адгезионного соединения, порядковый номер эксперимента, режимы, свойства 1.Материалы модифицированные полиолефины- медь 2. Операции, режимы 2.1. Термическое контактирование покрытия с металлом- длительность, мин. 2.2. Импульсная тепловая обработка покрытия Сравнительный анализ значений адгезионной прочности, представленных в таблице, свидетельствует о том, что использование изобретения позволяет повысить прочность металлополимерного соединения на 30 - 70 . Наиболее высокая адгезионная прочность реализуется при использовании в качестве адгезива модифицированного ПЭВД. Изобретение имеет практическое значение, так как позволяет расширить области применения полиолефиновых адгезивов. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.