Состав для формирования грунтующего слоя на керамическом материале

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СОСТАВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРУНТУЮЩЕГО СЛОЯ НА КЕРАМИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Щукин Георгий Лукич Ратько Анатолий Иванович Беланович Анатолий Леонидович Савенко Виктор Петрович Карпушенков Сергей Александрович Азарова Татьяна Алексеевна Азаров Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Состав для формирования грунтующего слоя на керамическом материале, включающий суспензию фторопласта, связующее на основе фосфорных соединений металлов и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве суспензии фторопласта 60 -ную суспензию фторопласта Ф-4 Д, а в качестве связующего алюмофосфатное связующее плотностью,42 г/см 3, при следующем соотношении компонентов, мас.суспензия фторопласта Ф-4 Д 27-28 алюмофосфатное связующее 16-17 вода остальное. Изобретение относится к композициям, предназначенным для формирования грунтующего слоя на керамическом материале, который имеет высокую адгезию к основанию и выступает как праймер для нанесения финишного фторопластового покрытия. Известно, что с помощью водных суспензий фторопласта можно получать покрытия на металлах, стекле, керамике и других твердых поверхностях, термостойких до 500 С. Фторопласт обладает рядом уникальных свойств, определяющих его широкое применение во многих областях. В то же время некоторые достоинства фторопласта оборачиваются недостатками. Так, высокая химическая стойкость приводит к слабой адгезии материала, затрудняющей получение эффективных защитных покрытий, которые обладали хорошей адгезией к подложке. Для улучшения адгезии фторопластового покрытия к поверхности субстрата используются различные композиции, содержащие в своем составе фторопласт. Известно 1 использование одноосновных фосфатов двухвалентных катионов в сочетании с фосфорной кислотой при получении композиций на основе водной суспензии 13263 1 2010.06.30 фторопласта. Праймер получали при следующем соотношении компонентов дисперсия монофосфата кальция (50 ) - 21,5 ортофосфорная кислота (85 ) - 4,2 дисперсия пигмента в воде (30 твердого вещества) - 2,0 водная суспензия фторопласта (60 ) 59,2 . Подложку из алюминия очищали, напыляли праймер, высушивали и затем прогревали 20 мин при 450 . Однако данный праймер обладает недостаточной адгезией к поверхности керамического изделия. Известен состав для грунтования поверхности подложек (алюминий и др.) для улучшения адгезии отделочного покрытия из фторуглеродного полимера, который состоит из фосфата алюминия, коллоидного кремнезема, фторуглеродного полимера и воды 2. Недостатком данной композиции является плохая адгезия покрытия к керамической подложке. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водный состав, содержащий суспензию фторопласта, суспензию пигмента и связующее на основе фосфорных соединений магния, который применяется для формирования грунтующего слоя на металлическом изделии. Указанный слой имеет высокую адгезию к металлической подложке и пригоден как праймер для нанесения последующих финишных фторопластовых покрытий 3. К недостатку этого состава следует отнести недостаточную адгезию полимерного покрытия к поверхности керамического материала. Задачей настоящего изобретения является получение состава для формирования грунтующего слоя на керамическом материале, обеспечивающего высокую адгезию к подложке и выступающего как праймер для нанесения последующих финишных фторопластовых покрытий. Техническим результатом при использовании состава является увеличение адгезии покрытия фторопласта к керамической основе, что позволяет получать покрытия на керамическом материале с высокой химической стойкостью в агрессивных средах. Поставленная задача решается тем, что состав для формирования грунтующего слоя на керамическом материале, включающий суспензию фторопласта, связующее на основе фосфорных соединений металлов и воду, содержит в качестве суспензии фторопласта 60 -ную суспензию фторопласта Ф-4 Д, а в качестве связующего алюмофосфатное связующее плотностью 1,42 г/см 3, при следующем соотношении компонентов, мас.суспензия фторопласта Ф-4 Д 27-28 алюмофосфатное связующее 16-17 вода остальное. Состав для формирования грунтующего слоя на керамическом материале получали путем разбавления деионизованной водой суспензии фторопласта Ф-4 Д (ТУ 6-05-1246-81) и смешивания с предварительно приготовленным алюмофосфатным связующим. Растворы алюмофосфатного связующего (АФС) и магний-фосфатного связующего(МФС) (по прототипу) получали следующим образом. Для приготовления АФС использовали смесь 21 г алюминия гидроксида, 60 г ортофосфорной кислоты (85 ) и 19 г воды, которую тщательно перемешивали, медленно нагревали до кипения и кипятили в течение 10 мин. После полного растворения гидроксида алюминия полученную АФС разбавляли водой до плотности раствора 1,42 г/см 3. МФС готовили путем растворения 24 г (3)4252 в растворе, содержащем 34,5 г Н 3 РО 4 (85 ), 7,8 г НС (37 ), 23,5 г 3 (65 ) и 10 г деионизованной воды, с последующим доведением деионизованной водой до 100 г. В предлагаемом составе подобраны пределы концентраций суспензии Ф-4 Д и АФС,которые в процессе нанесения на керамический материал, сушки и термообработки при 4355 С взаимодействуют с компонентами керамического материала и образуют слой покрытия с высокой адгезией, легко оплавляющийся с последующими наносимыми фи 2 13263 1 2010.06.30 нишными слоями фторопласта с образованием покрытия, устойчивого в агрессивных средах. Изменение пределов концентраций суспензии Ф-4 Д и АФС в сторону уменьшения или увеличения приводит к неполному связыванию Р 2 О 5 в устойчивые микрокристаллические соединения и их взаимодействию с суспензией фторопласта и компонентами керамического материала при термообработке, что отрицательно влияет на адгезию формируемого покрытия к керамическому материалу. Примеры конкретного выполнения. Были приготовлены 3 состава ( 1-3) по изобретению и состав 4, содержащий магний-фосфатное связующее (МФС), - по прототипу. Пример 1. Суспензия Ф-4 Д АФС Вода Пример 4. Суспензия Ф-4 Д 27,5 МФС 16,5 Вода 56 . Грунтующие составы композиций 1-3 и 4 были нанесены на образцы алюмосиликатной керамики с пористостью около 7 путем их окунания в грунтующие составы,последующей сушки в течение 1 часа при комнатной температуре и при 855 С, термообработки при температуре 4355 С в течение 30 мин. После охлаждения на образцы, содержащие слой праймера, и на образец 5, не содержащего слоя праймера, было нанесено фторопластовое покрытие путем окунания их в 50 раствор суспензии фторопласта Ф-4 Д, сушки в течение 1 часа при комнатной температуре и при 855 С, термообработки при температуре 4355 С в течение 30 мин. После охлаждения в той же последовательности был нанесен 2 слой фторопластового покрытия. Защитные свойства фторопластового покрытия на керамическом материале оценивали по водостойкости, по привесу массы образцов и потере их гидрофобности после испытаний в агрессивных средах а) в кипящей дистиллированной воде в течение 5 часов, б) в концентрированной серной кислоте при температуре 955 С в течение 1 часа, в) в 35 растворе едкого натра при температуре 955 С в течение 1 часа. Образцы после испытаний в агрессивных средах промывали в течение 20 мин в проточной воде, протирали сухой ветошью, взвешивали и оценивали их привес массы по сравнению с массой образцов до испытаний и их гидрофобность. Гидрофобность образцов оценивали путем нанесения капли воды на высушенную поверхность по углу смачивания до и после их испытаний в агрессивных средах. Капля воды практически сразу после нанесения впитывается в объем керамического образца без фто 3 13263 1 2010.06.30 ропластового покрытия, т.е. поверхность гидрофильна. В то же время на поверхности защитного фторопластового покрытия, нанесенного на грунтующий слой по изобретению,угол смачивания капли воды составляет примерно 125 и находится на его поверхности до ее полного испарения (около 150 мин), т.е. поверхность покрытия гидрофобна. Результаты испытаний представлены в таблице. Исходный образец без покрытия 1 по изобретению 2 по изобретению 3 по изобретению 4 по прототипу 5 без слоя праймера Гидрофобность образцов после испытания в агрессивных средах,Привес массы образца после испытания в агрессивных средах, г Примечание - - поверхность образца гидрофильна. Таким образом, как следует из представленных в таблице результатов испытаний, при нанесении на образцы керамического материала грунтующего слоя состава (праймера) по изобретению и последующем нанесении двух слоев покрытия из фторопласта позволяет получать защитное композиционное фторопластовое покрытие на керамическом материале, устойчивое в агрессивных средах, по сравнению с прототипом. Источники информации 1. Патент 3634353, МПК С 09127/12, С 0845/24, опубл. 1972. 2. Патент СА 1029485, МПК С 0827/12, С 09127/12, С 0827/00, опубл. 1978. 3. Патент 5095064, МПК С 08 К 3/32, опубл. 1992. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4