RU2086612C1

RU2086612C1 - Composition for treating solid surface

Info

Publication number: RU2086612C1
Application number: RU95118282A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Рылеева; Е.В. Сапгир
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Химтэк Инжиниринг"
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU95118282A

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: composition comprises, %: mixture of perfluoropolyestercarboxylic acids, 0.01-7; and solvent, up to 100. The solvent is cyclic saturated perfluorohydrocarbon. Mixture of acids consists of 30% perfluoropolyestercarboxylic acids with molecular weight of 1500-3550 and 70% perfluoropolyethercarboxylic acids with molecular weight of 3550-8300. EFFECT: improved properties. 4 tbl

Description

Изобретение относится к органической химии, а именно к составам, применяемым для обработки твердых поверхностей для снижения их поверхностной энергии, что позволяет регулировать такие свойства поверхности, как износостойкость, адгезия, гидрофобность. The invention relates to organic chemistry, and in particular to compositions used for processing hard surfaces to reduce their surface energy, which allows you to adjust surface properties such as wear resistance, adhesion, hydrophobicity.

Предлагаемый состав может быть использован для обработки твердых поверхностей как металлических, так и неметаллических: в парах трения и износа, металлообрабатывающего инструмента и технологической оснастки с целью повышения их износостойкости, резинотехнических изделий для снижения коэффициента трения и износа. The proposed composition can be used for processing hard surfaces, both metallic and nonmetallic: in friction and wear pairs, metalworking tools and tooling in order to increase their wear resistance, rubber products to reduce the coefficient of friction and wear.

Известен состав, который при нанесении на твердую поверхность образует смазочное покрытие, содержащий фторированные спирты теломеры 70-80 мас. фторированных диэфиров адипиновой кислоты [1]
Однако образующееся покрытие неустойчиво. Оно имеет слабую адсорбцию к поверхности и низкую термостабильность.A known composition, which when applied to a solid surface forms a lubricating coating containing fluorinated alcohols telomeres 70-80 wt. adipic acid fluorinated diesters [1]
However, the resulting coating is unstable. It has weak adsorption to the surface and low thermal stability.

Более близким к изобретению является состав, который представляет собой смазочное масло, содержащее 0,05-1 мас. перфторированной жирной кислоты общей формулы CF₃(CF₂)COOH при n= 5-20 и в качестве основы синтетические эфиры, полисилаксановые, углеводородные или фторуглеродные жидкости. Кислота, входящая в состав смазочного масла, предотвращала его растекание за счет влияния на поверхностную энергию [2]
Однако небольшая длина цепи молекулы кислоты не обеспечивает ее термическую устойчивость. Кроме того, область применения данного состава ограничена возможностью его использования только в качестве смазочного масла, сохраняющегося на поверхности в жидкой фазе.Closer to the invention is a composition that is a lubricating oil containing 0.05-1 wt. perfluorinated fatty acids of the general formula CF ₃ (CF ₂ ) COOH at n = 5-20 and as a base synthetic esters, polysilaxane, hydrocarbon or fluorocarbon fluids. The acid, which is part of the lubricating oil, prevented its spreading due to the effect on surface energy [2]
However, the short chain length of the acid molecule does not provide its thermal stability. In addition, the scope of this composition is limited by the possibility of its use only as a lubricating oil, which remains on the surface in the liquid phase.

Изобретение направлено на решение проблемы создания состава, формирующего за короткий период на твердой поверхности низкоэнергетическую мономолекулярную пленку, обладающую стойкостью к воздействию низких и высоких температур, промывочных жидкостей, повышающую износостойкость, гидрофобность и понижающую адгезию поверхности. The invention is aimed at solving the problem of creating a composition that forms a low-energy monomolecular film over a short period of time on a solid surface, which is resistant to low and high temperatures, washing fluids, increasing wear resistance, hydrophobicity and lowering surface adhesion.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, будет состоять в организации промышленного производства состава, обеспечивающего увеличение ресурса работы, повышение производительности и эксплуатационных характеристик машин и механизмов, обрабатывающего инструмента и технологической оснастки. The technical result obtained by the implementation of the invention will consist in organizing the industrial production of the composition, providing an increase in the resource of work, increasing productivity and operational characteristics of machines and mechanisms, processing tools and technological equipment.

Сущность изобретения заключается в том, что состав представляет собой 0,01-7% -ный раствор смеси перфторполиэфирокарбоновых кислот в циклическом предельном углеводороде, при этом смесь состоит из 30% перфторполиэфирокарбоновых кислот с мол. мас. 1500-3550 и 70% 3550-8300. The essence of the invention lies in the fact that the composition is a 0.01-7% solution of a mixture of perfluoropolyether carboxylic acids in a cyclic saturated hydrocarbon, while the mixture consists of 30% perfluoropolyether carboxylic acids with mol. wt. 1500-3550 and 70% 3550-8300.

Как было установлено опытным путем, смесь перфторполиэфиркарбоновых кислот неограниченно растворяется в циклических предельных галогенированных углеводородах и, в то же время, не растворяется в традиционных органических растворителях (например спиртах, ацетоне, бензине и т.д.). При нанесении предлагаемой композиции на твердую поверхность в процессе ее высыхания образуется устойчивая мономолекулярная пленка, видимая с помощью электронного микроскопа. Ее толщина составляет 40-60 ангстрем. It was found experimentally that a mixture of perfluoropolyethercarboxylic acids is unlimitedly soluble in cyclic saturated halogenated hydrocarbons and, at the same time, is not soluble in traditional organic solvents (e.g. alcohols, acetone, gasoline, etc.). When the proposed composition is applied to a solid surface during its drying, a stable monomolecular film is formed, which is visible using an electron microscope. Its thickness is 40-60 angstroms.

Соотношение ингредиентов в композиции зависит от материала обрабатываемой поверхности. The ratio of ingredients in the composition depends on the material of the processed surface.

При пористых структурах пластик, резина, керамика количество смеси перфторполиэфиркарбоновых кислот должно составлять от 2 до 7 мас. а при обработке металлов, стекла и т.д. от 0,01 до 2 мас. With porous structures, plastic, rubber, ceramics, the amount of a mixture of perfluoropolyethercarboxylic acids should be from 2 to 7 wt. and when processing metals, glass, etc. from 0.01 to 2 wt.

Влияние молекулярного веса смеси кислот обнаруживается при определении стойкости покрытия к промывкам и диапазона рабочих температур. Только определенное соотношение кислот с мол. мас.1500-3550 и мол. мас. 3550-8330 (30% и 70% соответственно) позволяет получить на поверхности твердого тела плотно упакованный мономолекулярный слой перфторполиэфирокарбоновых кислот с жесткой структурой, сохраняющий свою работоспособность в широком диапазоне температур и устойчивый к промывкам. The influence of the molecular weight of the mixture of acids is detected when determining the resistance of the coating to leaching and the range of operating temperatures. Only a certain ratio of acids per mol. wt. 1500-3550 and mol. wt. 3550-8330 (30% and 70%, respectively) makes it possible to obtain a densely packed monomolecular layer of perfluoropolyetherocarboxylic acids with a rigid structure on the surface of a solid body, which maintains its operability in a wide temperature range and is resistant to leaching.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, приведены в примерах конкретного выполнения, представленных в табл.1-4. Information confirming the possibility of carrying out the invention is given in the examples of specific performance presented in table 1-4.

Испытаниям на промывку подвергались пластинки, выполненные из стали X18H10T, которые были обработаны растворами перфторполиэфирокарбоновых кислот (ПФПЭКК) с различными молекулярными весами (м.в.) в перфтордиметилциклогексане. Flushing tests were performed on plates made of X18H10T steel, which were treated with solutions of perfluoropolyetherocarboxylic acids (PFPECC) with various molecular weights (mv) in perfluorodimethylcyclohexane.

Контроль наличия покрытия на поверхности проводился по изменению краевого угла смачивания капли масла. The presence of a coating on the surface was controlled by changing the contact angle of the oil drop.

Данные испытаний приведены в табл.1. The test data are given in table 1.

Сравнительные ресурсные испытания для металлических поверхностей проводились на машине трения (СМТ-1), трущиеся узлы которой выполнены из стали X18H9T при линейной скорости движения V=0,15 м/с и нагрузке 25 кг/см².Comparative life tests for metal surfaces were carried out on a friction machine (SMT-1), the friction units of which are made of X18H9T steel with a linear speed of V = 0.15 m / s and a load of 25 kg / cm ² .

Для получения сравнительных данных в относительных единицах за единицу принимался ресурс работы твердых трущихся поверхностей узлов указанной машины трения при их износе 0,3 мм. To obtain comparative data in relative units, the unit was taken as the service life of the solid friction surfaces of the nodes of the specified friction machine with their wear of 0.3 mm.

Трущиеся узлы обрабатывались раствором смеси перфторполиэфирокарбоновых кислот (30% с мол. мас. 1500-3550, 70% с мол. мас. 3550-8300) в растворителе
перфтордиметилциклогексане.The rubbing units were treated with a solution of a mixture of perfluoropolyetherocarboxylic acids (30% with a mol. Wt. 1500-3550, 70% with a mol. Wt. 3550-8300) in a solvent
perfluorodimethylcyclohexane.

Сравнительные ресурсные испытания для пористых структур проводились на резиновых уплотнительных кольцах ГОСТ 9833-73 на гидроповоротном зажиме ОЭ 231/2. Критерием износа являлась разгерметизация соединения (появление течи). Comparative life tests for porous structures were carried out on rubber sealing rings GOST 9833-73 on a hydraulic rotary clamp OE 231/2. The criterion for wear was the depressurization of the compound (leakage).

В табл. 4 представлены данные, подтверждающие влияние состава на гидрофобность. Фильтрованную бумагу обрабатывали предлагаемым составом с различным содержанием перфторполиэфирокарбоновых кислот в перфтордиметилциклогексане с последующей сушкой и далее фиксировали время ее намокания в воде. In the table. 4 presents data confirming the effect of the composition on hydrophobicity. The filtered paper was treated with the proposed composition with a different content of perfluoropolyetherocarboxylic acids in perfluorodimethylcyclohexane, followed by drying, and then its wetting time in water was recorded.

Claims

A composition for treating a solid surface, comprising a halogenated hydrocarbon solvent and an organic acid, characterized in that it contains a cyclic saturated perfluorocarbon as a halogenated hydrocarbon solvent and contains a mixture of perfluoropolyethercarboxylic acids consisting of 30% acids per mol. m. 1500 3550 and 70% acids per mol. m. 3550 8300 in the following ratio of components, wt.

A mixture of perfluoropolyetherocarboxylic acids 0.01 7.00
Cyclic limit perfluorocarbon Up to 100s