Композиция для покрытий

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Институт механики металлополимерных систем Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пинчук Леонид Семенович Гольдаде Виктор Антонович Зотов Сергей ВалентиновичВиноградов Александр Васильевич Охлопкова Айтолина Алексеевна Слепцова Сардяна Афанасьевна(73) Патентообладатель Институт механики металлополимерных систем Национальной академии наук Беларуси(57) Композиция для покрытий, состоящая из термопластичного полимера и наполнителя,отличающаяся тем, что она в качестве наполнителя содержит ультрадисперсные частицы твердого раствора -23 ив -34 (-сиалон), полученные методом плазмохимического синтеза, при следующем соотношении компонентов, мас.термопластичный полимер 93-99 1-7.(56)666189 , 1979.1568507 1, 1996.61062568 , 1986.08199380 , 1996. Изобретение относится к области полимерных порошковых составов для нанесения на металлические изделия покрытий противокоррозионного и триботехнического назначения. Одной из современных тенденций защиты металлов от коррозии является разработка комплексных систем защиты, сочетающих несколько механизмов торможения электрохимических реакций на металле. Например, барьерное действие полимерных покрытий по отношению к коррозионным средам сочетают с действием собственного электрического поля покрытия, которое формируют путем электрической поляризации полимерного диэлектрического материала 1. Когда с металлической подложкой контактирует сторона покрытия, несущая отрицательный заряд, покрытие медленнее отслаивается от подложки при экспозиции в электролитах. Недостатком такого решения является усложнение технологии нанесения покрытия, которая дополняется операцией оплавления полимера в электрическом поле напряженностью 20-50 кВ/см. 4961 1 Известна композиция для покрытий на основе термопластичного полимера, содержащая в качестве наполнителя фьюминг-оксиды 2. Последние являются побочным продуктом свинцово-цинкового производства и содержат оксиды цинка (56-58 мас. ), свинца(15-17 мас. ), сурьмы (0,2-0,3 мас. ), мышьяка (1,1-1,5 мас. ) и др. При формировании покрытия частицы оксидов контактируют с расплавом полимера, и оксиды восстанавливаются до металлов. Частицы разнородных металлов электрически замкнуты полимерным расплавом, имеющим ионную проводимость, и образуют в покрытии гальванические пары. В процессе работы последних происходит электрическая поляризация полимера, и покрытие приобретает электретный заряд. Такие покрытия имеют более высокие адгезию,противокоррозионные и триботехнические характеристики, чем исходные. Недостаток композиции состоит в большой продолжительности нагревания (а значит - и энергозатрат) при формировании покрытий. Время нагревания должно быть достаточным для восстановления оксидов и поляризации полимерного связующего. Задачи, на решение которых направлено изобретение повышение противокоррозионных и триботехнических характеристик покрытия упрощение технологии формирования покрытий за счет устранения специальных операций электрической поляризации компонентов покрытия. Поставленные задачи решаются тем, что известная композиция для покрытий, состоящая из термопластичного полимера и диэлектрического наполнителя в виде частиц отвержденной эпоксидной смолы, предварительно подвергнутых электрической поляризации, содержит новые компоненты. В качестве наполнителя использованы ультрадисперсные частицы -сиалона - твердого раствора -23 ив -3 Н 4, полученные методом плазмохимического синтеза. Соотношение компонентов, мас.термопластичный полимер - 93-99, -сиалон - 1-7. Сущность изобретения состоит в том, что частицы -сиалона, полученные плазмохимическим синтезом, несут спонтанный электрический заряд. Последний в процессе формирования покрытия обусловливает поляризацию полимерного связующего, приводя к повышению адгезии, противокоррозионных и триботехнических характеристик покрытия. Приведем примеры реализации изобретения. Покрытия на стальных (Ст 2, ГОСТ 380-88) подложках формировали вибровихревым методом из порошковых составов на основе полиэтилена низкого давления (ПЭ, ГОСТ 16338-85), поливинилбутираля (ПВБ, ГОСТ 9539-72) и полипропилена (ПП, ГОСТ 26996-86). В качестве наполнителя использовали ультрадисперсный -сиалон, полученный методом плазмохимического синтеза. Он представляет собой твердый раствор -23 и 1 в 34 Общая схема синтеза ультрадисперсных сиалонов имеет следующий вид азотная оксид 2. металла ВЧ-плазма Продукты синтеза -сиалона имеют следующие характеристики содержание (мас. )- 43-46,- 13-16, О - 8-11,- 29-32 удельная поверхность -70 м 2/г форма частиц сферическая средний диаметр частиц - 0,01-0,18 мкм. Для композиции-прототипа наполнитель получали следующим образом. Смесь эпоксидной смолы (диглицидиловый эфир фталевой кислоты, ТУ 6-05-241-18-80) и отвердителя - полиэтиленполиамина (ПЭПА) - в соотношении 91 помещали в зазор (4 мм) между алюминиевыми электродами. На электроды во время отверждения смеси подавали постоянное напряжение (Е 25 кВ/см). Отвержденную в электрическом поле эпоксидную смолу (ОЭС) измельчали и просеивали, отделяя фракцию частиц с размером не более 30 мкм,которую использовали в качестве наполнителя. Составы композиций приведены в табл. 1. Покрытия наносили при температурновременных режимах, оптимальных для каждого полимерного связующего. 2 4961 1 Таблица 1 Компоненты ПЭ ПП ПВБ Содержание компонентов (мас. ) в образцах согласно примерам по изобретению прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 99,5 99,0 96 93 91 92 98 92 98 92 0,5 1 4 7 9 2 2 8 8 8 Образцы с покрытиями подвергали следующим видам испытаний. Определяли скорость коррозии (К) подложки под покрытием, в котором сделан крестообразный надрез, в 0,1 н растворе НС, используя измеритель скорости коррозии Р-05035. Адгезию покрытий к подложке оценивали методом отслаивания, регистрируя усилие отслаивания покрытия (ГОСТ 14760-69). Скорость изнашиванияпокрытий определяли по ГОСТ 11629-75 с помощью машины трения СМЦ-2 (нагрузка 70 Н, скорость скольжения - 0,4 м/с). Результаты испытаний приведены в табл. 2. Таблица 2 Покрытия по примерам Их анализ свидетельствует о следующем. 1. Заявленные составы превосходят прототип по всем исследованным параметрам. 2. Оптимальным для термопластичных полимерных связующих является степень наполнения -сиалоном С 1-7 мас. . При меньшем наполнении (состав 1) скорости коррозии К и изнашиваниязаметно выше, а адгезия- ниже, чем при оптимальном граничном (состав 2). При С 5(5) К инезначительно отличаются отзначения,соответствующего составу 3,заметно уменьшается по сравнению сзначением (3). 3. Закономерности, установленные для ПЭ (составы 1-5), справедливы и для других термопластичных связующих ПП (6) и ПВБ (7). Значения служебных характеристик покрытий на основе этих связующих превосходят характеристики покрытия-прототипа. Улучшение механических и барьерных характеристик полимерных покрытий, наполненных -сиалоном, вызвано влиянием на процесс формирования надмолекулярной структуры термопластов двух факторов 1) спонтанного электретного заряда оксидных частиц, полученных методом плазмохимического синтеза 2) зародышеобразующего действия ультрадисперсных частиц наполнителя. 3 4961 1 Предложенная композиция для покрытий найдет применение в машиностроении для улучшения противокоррозионной стойкости и триботехнических характеристик изделий. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.