АНТИАДГЕЗИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ANTI-ADHESION COMPOSITION

Изобретение относится к антиадгезионным разделительным составам для пресс-форм и оснастки при формовании изделий из композиционных материалов: стеклопластиков, углепластиков со связующими на основе эпоксидных, полиэфирных смол и полимерных материалов.
При извлечении изделия из формы оно не должно прилипать к ее поверхности. Для этих целей применяются антиадгезионные разделительные смазки.
Известен состав, состоящий из канифоли 5-10% и скипидара 80-95%,который проверялся на полиэфирных смолах и обеспечил 5 съемов изделий (патент 2014231, кл. B29C 33/64. Антиадгезионная смазка форм при формовании и получении изделий из синтетических материалов). Наличие скипидара обуславливает нестабильность свойств состава из-за легкой окисляемости его на воздухе и полимеризации. Окисленный скипидар может взаимодействовать с эпоксидными смолами. Низкая летучесть скипидара способствует удерживанию большого количества его в покрытии, что влияет на качество отформованных изделий и удорожает процесс сушки антиадгезионного покрытия.
3
Известна антиадгезионная смазка на основе восков для форм при производстве деталей из пенополиуретана (а.с. 1622143, кл. B29C 33/60. Антиадгезионная смазка). Для повышения антиадгезионных свойств она содержит церезин, парафин, низкомолекулярный полиэтилен и различные добавки в растворе хлорированных углеводородов и бензина. Наличие хлорированных углеводородов (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен и др.) создает повышенную токсичность, предельно допустимая концентрация которых составляет 10-20 мг/М, что затрудняет нанесение смазки распылением. Кроме того, хлорированные углеводороды под действием света и воздуха образуют отравляющее вещество фосген.
13
15
11
8
9
Наиболее близким по техническому решению является антиадгезионный разделительный состав по а.с. 1657391, кл.B29C 33/60, который взят нами за прототип. Смазка используется в процессе формования изделий из стеклопластиков со связующим на основе эпоксидных или полиэфирных смол. Она содержит окисленный полиэтиленоный воск с вязкостью расплава при 140°C 150-200 сП, парафин, церезин, ингибитор коррозии диаминдиолеат в растворе уайт-спирита. Основные компоненты смазки: церезин, парафин, уайт-спирит имеют удельное объемное сопротивление 10-10 Ом·см, а окисленный полиэтиленовый воск имеет 10 Ом·см. При нанесении кистью и особенно при распылении происходит электризация покрытия. Электрический заряд не стекает с металлической формы (он стекает при удельном объемном сопротивлении не выше 10-10 Ом·см). происходит накопление заряда, пробой и возгорание. Поэтому антиадгезионные жидкие составы должны быть антистатиками. Основную роль для получения равномерного покрытия смазки на формообразующей поверхности без подтеков и наплывов играет летучесть растворителя. Так низкая летучесть уайт-спирита 3,5-5,5 по ксилолу затрудняет полное его удаление из покрытия. Процесс сушки удлиняется, и требуются дополнительные энергозатраты. Неполное удаление уайт-спирита из покрытия в процессе формования изделий на основе термореактивных эпоксидных смол приводит к снижению качества формуемой поверхности изделия.
Решаемая техническая задача - повышение технологических свойств антиадгезионной композиции и качества формуемых изделий из полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных и полиэфирных смол.
-3
Решаемая техническая задача в антиадгезионной композиции для формования изделий из композиционных материалов: стеклопластиков, углепластиков и полимерных материалов, содержащей церезин, окисленный полиэтиленовый воск, диаминдиолеат в растворе органического растворителя, достигается тем, окисленный полиэтиленовый воск используют с вязкостью расплава при 140°C 25-80 Па·c·10 и дополнительно содержит стабилизатор дисперсии, выбранный из ряда неионогенных поверхностно-активных веществ: оксиэтилированных жирных спиртов, жирных кислот и алкилзамещенных фенолов с количеством оксиэтилированных этильных звеньев в цепи от 2 до 7, ацетон, нефтяной сольвент и жирорастворимый антрахиноновый краситель в следующем соотношении компонентов, мас.%:
церезин
4-10
окисленный полиэтиленовый воск ПВО-30
4-10
диаминдиолеат
0,1-0,2
неионогенное поверхностно-активное вещество
4-6
ацетон
11,17-16,5
сольвент нефтяной
62,73-71,3
краситель антрахиноновый жирорастворимый 2ж
0,0004
В качестве стабилизаторов дисперсии из алкилзамещенных фенолов берутся неонолы АФ9-4 и АФ9-6, из оксиэтилированных жирных кислот - Олеокс 5, Олеокс 6, Олеокс 7, а из оксиэтилированных жирных спиртов - синтанол ЭС-3.
2
В основе получения антиадгезионной композиции лежит процесс диспергирования окисленного полиэтиленового воска и церезина в нефтяном сольвенте с добавками неионогенных поверхностно-активных веществ, ацетона, ингибитора коррозии (диаминдиолеат) и красителя. В реактор, снабженный обогреваемой рубашкой и мешалкой, загружают необходимое количество нефтяного сольвента, окисленный полиэтиленовый воск и церезин. Включают обогрев реактора, доводя температуру до 80-95°C. После полного диспергирования воска и церезина обогрев реактора выключают и добавляют оставшуюся часть сольвента и синтанол ЭС-3. Ацетон и краситель добавляют при температуре дисперсии 40°C. В зависимости от концентрации летучей части антиадгезионной композиции она может наноситься на поверхность форм кистью, валиком или пневматическими распылителями типа СО-6Б, КРП-11 и другими. Распылители позволяют получать покрытия 1 класса по ГОСТ 9.032-74. Нанесение однослойное. Расход жидкой антиадгезионной композиции 1 кг на 30-35 м. Сушка нанесенного слоя 30 мин при комнатной температуре или 10 мин при 50°C. Толщина высушенного покрытия не превышает 3 мкм.
Рецептуры антиадгезионной композиции (табл.1) и прочность при расслаивании полученных образцов на эпоксидном связующим: представлены в (табл.2), аналогичные результаты получены и на полиэфирном связующем. В таблице 3 приведены сравнительные данные растворителей по летучести и удельному объемному сопротивлению предлагаемого состава и прототипа. В таблице 4 приведены данные по расслоению антиадгезионной композиции в зависимости от времени хранения и применяемого стабилизатора. На фиг.1 представлен общий вид подложки с образцами; на фиг.2 - образец для испытаний, где 1 - площадь склеивания; 2 - металлическая подложка; 3 - антиадгезионный слой; 4 - образец из полимерных композиционных материалов.
Подготовка образцов для испытаний производится в следующей последовательности. На обезжиренную ацетоном металлическую подложку кистью или распылителем наносится один слой антиадгезионной композиции. Сушка покрытия: 30 мин при комнатной температуре или 10 мин при 50°C. Вырезанные полоски стеклоткани шириной 3 см и длиной 17 см пропитываются эпоксидной смолой или полиэфирными смолами и укладываются на подложку в 2-3 слоя. Режимы отверждения для смол холодного отверждения: 1 сутки при комнатной температуре и для смол горячего отверждения 2 ч при 180°C. Использовалась смола ЭД-20 с отвердителями полиэтиленполиамин и триэтилентерамин, а также полиэфирное связующее на основе смолы ПН-602-21М. Прочность при расслаивании определялась динамометром растяжения. Отделение изделия из полимерных композиционных материалов от оснастки путем расслаивания требует меньших усилий, чем при равномерном отрыве, поэтому и применяется в производстве. В таблице 1 приведены рецептуры, а в таблице 2 представлены результаты испытаний образцов на расслаивание и удельное объемное сопротивление.
Применение более летучих растворителей сольвента нефтяного и ацетона позволяет в 2-3 раза сократить время сушки антиадгезионного покрытия и, самое главное, исключить наплывы и подтеки при нанесении композиции на формообразующую оснастку, так как быстрое испарение растворителя увеличивает вязкость (таблица 3). Наиболее эффективно для этих целей пневматическое распыление, где в процессе распыления улетучивается до 30% растворителя.
Таблица 2
Образцы
Удельное объемное сопротивление, Ом·см
Предел прочности при расслаивании, кг/см
1
8·10<sup>7</sup>
0,045
2
3,5·10<sup>8</sup>
0,055
3
1·10<sup>8</sup>
0,047
4
3,5·10<sup>7</sup>
0,053
5
5·10<sup>8</sup>
0,06
Состав по а.с.
1657391
Больше 10<sup>10</sup>
1,1-1,4<sup>*</sup>
* - предел прочности при равномерном отрыве, кг/см<sup>2</sup>.
Для предотвращения расслаивания композиции при длительном хранении она содержит в своем составе неионогенное поверхностно-активное вещество. Это облегчает использование полученных композиций, так как исключает процесс перемешивания их перед применением, а при наличии слабого расслоения существенно облегчает этот процесс. Для определения стабильности полученных композиций они помещались в мерные цилиндры на 100 мл с герметичной пробкой. Образцы выдерживались в течение суток и месяца. Расслоение оценивалось визуально.
Таблица 4
Наименование стабилизатора суспензии
Содержание стабилизатора в антиадгезионной композиции
Расслаивание при температуре 20 °C в течение
1 сутки, %
30 суток, %
Синтанол Эс-3
4
0
0,5
6
0
0,3
Неонол АФ9-6
4
0,7
2,5
6
0,5
1,5
Олеокс-7
4
0,8
2,5
6
0,5
1,5
Композиция без
стабилизатора
0
15
25
Из таблицы 4 видна высокая эффективность неионогенных поверхностно-активных веществ.
Введение в антиадгезионную композицию антрахинонового красителя, который обладает высокой термостойкостью, позволяет лучше контролировать сплошность покрытия при нанесении и повышает товарный вид. Применение ацетона и нефтяного сольвента придает композиции новые свойства, она является антистатиком (таблицы 2, 3). Это позволяет исключить возгорание при нанесении композиции на оснастку. Измерения удельного объемного сопротивления проводили с помощью измерительной ячейки с двумя электродами при напряжении 100 В постоянного тока тераомметром Е6-3. Антиадгезионная композиция имеет малый предел прочности при расслаивании 0,045-0,055 кг/см. При испытании образцов из препрегов на основе термореактивных смол определить прочность при расслаивании не удалось, так как после их охлаждения они отслаивались при прикосновении к ним. Антиадгезионня композиция применялась при изготовлении изделий из пенополиуретана.
Таким образом, предлагаемая антиадгезионная композиция, обладающая качественно новыми свойствами, позволяет: исключить возгорание (антистатик), повысить равномерность покрытия исключением наплывов и подтеков за счет повышения летучести растворителей, интенсифицировать процесс сушки, повысить антиадгезионные свойства и устойчивость к расслаиванию.
Антиадгезионная композиция прошла производственные испытания и показала высокую эффективность в сравнении с импортными разделительными составами и является импортозамещающей. Эффективна при изготовлении из полимерных композиционных материалов с резьбовыми соединениями. Антиадгезионная композиция имеет наименование «ОЛИНА-1» ТУ 0255-001-87864226-09.