СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИАДГЕЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
METHOD OF MAKING ANTIADHESION COATINGS

Изобретение относится к получению антиадгезионных покрытий, например, на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов.
2
-3
6
Известно разделительное покрытие, включающее фторлонолполимеры, сополимеры галоидных производных этилена и органический растворитель. Недостатком данного покрытия является повышенная адгезия к формовочной смеси (0.75-0.73 н/м·10). Данные по адгезии к материалам поверхности форм (металлу и пластику) в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данного покрытия являются невысокая адгезия к стеклопластику и стали (А.с. РФ 1122396, МПК B22C 3/00, опубл. 07.11.1984).
2
2
Известна композиция для покрытия изделий, например стеклопластиков, содержащая эпоксидиановую смолу, фенолформальдегидную резольную смолу, раствор канифоля в этилцеллозольве, раствор борного ангидрида в этиловом спирте, поливинилхлоридную эмульсию и полиэтиленполиамин. Адгезия композиции к полиэфирному стеклопластику по методу сдвига составила 73-85.6 кгс/см. Данные по адгезии композиции к формовочной смеси и к металлической поверхности форм в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данной композиции являются невысокие антиадгезионные свойства покрытия к полиэфирному стеклопластику (особенно при повышенных температурах), стали 3 и повышенная адгезия к формовочной смеси (А.с. СССР 533620, МКИ C09D 3/58 // C08L 63/02, опубл. 30.10.76).
2
Известна композиция для покрытий, включающая сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, органическую жидкость (предпочтительно - диметилформамид), вспомогательный высокомолекулярный пленкообразователь (предпочтительно - полиэфиримидные лаки), персульфат, перхлорат или бихромат щелочного металла. Адгезия покрытия к стали составляет 1 балл, данные по адгезии композиции к формовочной смеси и к стеклопластиковой поверхности форм в описании отсутствуют. По данным собственных измерений недостатками данной композиции являются недостаточно высокие антиадгезионные свойства к полиэфирному стеклопластику и повышенная адгезия к формовочной смеси (А.с. СССР 559936, МКИ C08L 27/18, C08J 5/16, опубл. 30.05.77).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения разделительных покрытий для модельной оснастки для предотвращения прилипания жидких самотвердеющих смесей, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, отвердитель (например, полиэтиленполиамин), наполнитель (например - двуокись титана), растворитель (P-4 - смесь из бутилацетата 14%, ацетона 26%, толуола 60%), поливинилхлоридную хлорированную смолу. Недостатком данной композиции является наличие в составе большого количества растворителя, содержащего токсичные и огнеопасные компоненты. Кроме того, по данным собственных измерений данная композиция не обладает необходимыми антиадгезионными свойствами к стеклопластикам (А.с. СССР 257702, МПК B22c, опубл. 20.11.69).
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении антиадгезионных свойств покрытий на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов.
Технический результат достигается тем, что в способе получения антиадгезионных покрытий на поверхности стеклопластиковых или металлических форм, используемых при получении различных изделий из полимерных композиционных материалов, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, тетрафторэтилен и отвердитель, и последующее нанесение их на поверхность, отличающийся тем, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с порошком тетрафторэтилена, затем вводят активный разбавитель и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают, далее термообрабатывают при температуре 200-250°С и полируют, при следующем соотношении компонентов:
эпоксидная смола
100 масс.ч.
активный разбавитель
25-55 масс.ч.
порошок тетрафторэтилена
20-50 масс.ч.
отвердитель стехиометрическое количество, где в качестве эпоксидной смолы используют эпоксиноволачные смолы с эпоксидным числом 24-25, в качестве активного разбавителя используют глицидиловый эфир триэтиленгликоля, триглицидилфосфат, в качестве отвердителей - ароматические диамины и ангидриды кислот.
Заявленное техническое решение поясняется двумя таблицами. В таблице 1 представлены примеры составов предлагаемых антиадгезионных покрытий. В таблице 2 приведены свойства антиадгезионных покрытий по примерам, определенные по результатам испытаний композиций и покрытий на их основе.
Способ изготовления антиадгезионных покрытий может быть осуществлен следующим образом. Эпоксидную смолу смешивают с порошком тетрафторэтилена при температуре 40-80°C с последующим охлаждением до 18-25°C. Непосредственно перед применением вводят активный разбавитель и отвердитель и смешивают полученные композиции.
Соотношение эпоксидной смолы и активного разбавителя соответствует области их несовместимости (25-55 масс.ч. активного разбавителя на 100 масс.ч. эпоксидной смолы). При этом образуется эмульсия типа «масло в воде», которая начинает постепенно расслаиваться. При этом, применение активного разбавителя в количестве менее 25 масс.ч. не обеспечивает достаточной текучести композиции, в следствие ее высокой вязкости, что делает невозможным нанесение тонкого слоя покрытия. При содержании активного разбавителя в количестве более 55 масс.ч. вязкость композиции снижается, и она стекает с подложки до полного окончания реакции отверждения, что не позволяет получить сплошное качественное покрытие.
У поверхности подложки в нижней части покрытия (примыкающей к подложке) образуется композиция, состоящая в основном из активного разбавителя и отвердителя, что обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности подложки предлагаемой композицией и высокую адгезию покрытия к подложке. В верхней части покрытия образуется повышенная концентрация эпоксидной смолы, наполненной тетрафторэтиленом (разделительный - антиадгезивный слой). Покрытия, состоящие из эпоксидного олигомера, тетрафторэтилена и отвердителя, обеспечивают высокие антиадгезионные свойства. При этом в случае содержания тетрафторэтилена менее 20 масс.ч. не достигается равномерное распределение его частиц по всей поверхности наносимого покрытия, что приводит к снижению его антиадгезионных свойств. При содержании тетрафторэтилена в количестве более 50 масс.ч. ухудшается адгезия наносимого покрытия к подложке вследствие высокого содержания тетрафторэтилена в композиции.
Антиадгезионное покрытие возможно получить известными способами, например пневмораспылением, окунанием, нанесением кисточкой или шпателем, свободной заливкой и любыми иными способами. Наиболее качественное покрытие получается при толщине покрытия от 50 мкм до 1 мм. При слое толщиной менее 50 мкм наблюдается снижение качества антиадгезионного покрытия вследствие низкой толщины покрытия, которое не обеспечивает полное заполнение дефектов подложки. Превышение толщины покрытия более 1 мм приводит к отеканию покрытия с подложки которая преимущественно имеет криволинейную поверхность, кроме этого, повышается расход материалов.
После нанесения на поверхность покрытие должно сохранять текучесть в течение 0.5-24 ч для достижения необходимой степени расслоения. Поэтому отверждение композиции проводят в зависимости от активности отвердителя при температуре 90-150°C в течение 0.5-24 ч. При отверждении композиции за время менее 0.5 ч достаточного расслоения не происходит, и не достигаются высокие антиадгезионные свойства покрытия и его адгезия к подложке. Выдерживание более 24 ч не требуется, так как за это время достигается необходимое расслоение, и дальнейшая выдержка не приводит к повышению свойств покрытия. Термообработку полученного покрытия проводят при температуре 200-250°С.
Условную вязкость определяли по времени истечения определенного объема композиции через капилляр вискозиметра типа ВЗ-4 (ГОСТ 8420-74). Адгезию к различным поверхностям определяли по ГОСТ 15140-78. В качестве испытуемых поверхностей использовали сталь 3, стеклопластики на основе полиэфирных смол и формовочные смеси на основе эпоксидных смол.
Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемая композиция (примеры 1-12) имеет по сравнению с прототипом более высокие антиадгезионные свойства к формуемому пластику и более высокую адгезию к поверхности стеклопластика.
Таблица 2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИАДГЕЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Характеристика
Показатель по примерам
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
А.с.
А.с.
А.с.
1122396
533620
559936
Условная вязкость по В3-4, с
29
27
28
19
18
16
28
26
27
17
15
13
12-28
60-90
-
Адгезия, баллы, к стали ГОСТ 15140-78
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
-
-
1
(3-4 измерено)
(1-2 измерено)
Адгезия к полиэфирному стеклопластику (сдвиг), кгс/см<sup>2</sup>
78
81
86
80
79
78
87
88
89
87
86
85
-
73-85.6
(35-40 измерено)
(55 измерено)
Адгезия покрытия к формовочной смеси (метод отрыва), н/м<sup>2</sup>×10<sup>-3</sup>
0.6
0.5
0.5
0.6
0.5
0.5
0.6
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0,75-0,73
-
-
(0.95 измерено)
(0,9 измерено)
Число циклов до полного истирания покрытия
250
260
280
300
340
360
370
380
380
390
400
410
97-99
-
-
(160
измерено)