RU2186796C2

RU2186796C2 - Composition for treating surface of composite polymer coatings of mechanical rubber products and carbon-graphite basis

Info

Publication number: RU2186796C2
Application number: RU99117848/04A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Данюшина; Н.Л. Игнатенко; И.Д. Дерлугян; А.С. Кужаров; П.Д. Дерлугян; Н.Д. Шерстюкова; Т.П. Кожухова
Original assignee: Государственное Унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН"
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: rubber industry. SUBSTANCE: invention aims at obtaining compositions to improve operational characteristics of polymer coatings, materials, and composites for use in mechanical engineering and chemical industry. Mechanical rubber products and carbon- graphite basis (before impregnation with phenol-formaldehyde resin) contains, %: cobalt naphthenate, 3.0-5.2; triacetonamine, 0.8-1.0; and N- methylpyrrolidone, 94-96. EFFECT: improved operational characteristics of coated mechanical rubber products and increased strength of composite material based on carbon-graphite cloth and phenol-formaldehyde resin. 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к составам для улучшения эксплуатационных характеристик полимерных покрытий, материалов и композитов и может найти применение в химической промышленности и в машиностроении. The invention relates to compositions for improving the operational characteristics of polymer coatings, materials and composites and may find application in the chemical industry and in mechanical engineering.

Известен способ для активации поверхности углеграфитовой ткани, являющейся армирующим компонентом композиционного материала, и полимерных покрытий на резинотехнические изделия (РТИ) на основе N-метилпирролидона и нафтената кобальта, ускоряющий процесс сшивки полимерного связующего, применяемый в композиционных материалах и покрытиях [Современные проблемы машиноведения: Материалы научно-технической конференции./Под ред. д.т.н. проф. А.С. Шагиняна. - Гомель: ГПИ. 1998. - Т1. - 170 с.]. Недостатками данного состава являются невысокие значения прочности на сжатие для композиционных материалов и низкая прочность на изгиб покрытий на РТИ. A known method for activating the surface of carbon-graphite fabric, which is the reinforcing component of a composite material, and polymer coatings on rubber products (RTI) based on N-methylpyrrolidone and cobalt naphthenate, accelerating the process of crosslinking a polymer binder used in composite materials and coatings [Modern problems of engineering: Materials scientific and technical conference./ Ed. Doctor of Technical Sciences prof. A.S. Shaginyan. - Gomel: State Property Inspection. 1998. - T1. - 170 p.]. The disadvantages of this composition are the low values of compressive strength for composite materials and the low flexural strength of coatings on rubber goods.

Перед авторами стояла задача улучшить эксплуатационные характеристики РТИ с покрытием и повысить прочность композиционного материала на основе углеграфитовой ткани и фенолформальдегидной смолы. The authors were faced with the task of improving the performance of coated rubber products and increasing the strength of a composite material based on carbon-graphite fabric and phenol-formaldehyde resin.

Поставленная задача достигается тем, что в состав для обработки поверхности на основе N-метилпирролидона и нафтената кобальта дополнительно введен триацетонамин, причем компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Нафтенат кобальта - 3,0 - 5,2
Триацетонамин - 0,8 - 1,0
N-метилпирролидон - 94,0 - 96,0
В процессе отверждения электроосажденных покрытий или пропитывающих ткани смол происходит образование межмолекулярных пространственных связей, сопровождающееся структурными превращениями пленкообразователя или смол.The problem is achieved in that the composition for surface treatment based on N-methylpyrrolidone and cobalt naphthenate additionally introduced triacetonamine, and the components are taken in the following ratio, wt.%:
Cobalt Naphthenate - 3.0 - 5.2
Triacetonamine - 0.8 - 1.0
N-methylpyrrolidone - 94.0 - 96.0
In the process of curing of electrodeposited coatings or impregnating tissue resins, the formation of intermolecular spatial bonds occurs, accompanied by structural transformations of the film former or resins.

Отверждение пленкообразователя в покрытиях чаще всего происходит под влиянием кислорода воздуха посредством различных энергетических воздействий: нагревания, УФ- и радиационного облучения, пропускания электрического тока и др. При использовании в качестве пленкообразователя растительных масел процесс отверждения осуществляется в две стадии. На первой стадии образуются непредельные гидроперекиси и происходит изомеризация двойных связей по схеме:

На второй протекает комплекс химических превращений, приводящих к образованию трехмерной сетки за счет окислительной полимеризации:

Независимо от условий осуществления процесса пленкообразования всегда стремятся к его ускорению и проведению с минимальными энергетическими затратами.The curing of the film former in coatings most often occurs under the influence of atmospheric oxygen through various energy influences: heating, UV and radiation exposure, transmission of electric current, etc. When using vegetable oil as the film former, the curing process is carried out in two stages. At the first stage, unsaturated hydroperoxides are formed and isomerization of double bonds occurs according to the scheme:

On the second, a complex of chemical transformations proceeds, leading to the formation of a three-dimensional network due to oxidative polymerization:

Regardless of the conditions for the implementation of the film-forming process, they always strive to accelerate it and conduct it with minimal energy costs.

Ускорителями процесса отверждения покрытий являются соли одноосновных органических кислот. Так присутствие нафтената кобальта обуславливает протекание реакций, приводящих к ускорению распада гидропероксидов и образованию радикалов. Введение в смеси триацетонамина инициирует процесс образования радикалов. Совместное воздействие нафтената кобальта и триацетонамина приводит к образованию большого количества пространственных связей и формированию более развитой, чем обычно, трехмерной полимерной структуры, что в свою очередь повышает эластичность покрытий и улучшает их физико-механические свойства. Accelerators of the curing process of coatings are salts of monobasic organic acids. So the presence of cobalt naphthenate determines the course of reactions leading to accelerated decomposition of hydroperoxides and the formation of radicals. The introduction of a mixture of triacetonamine initiates the formation of radicals. The combined effect of cobalt naphthenate and triacetonamine leads to the formation of a large number of spatial bonds and the formation of a more developed than usual three-dimensional polymer structure, which in turn increases the elasticity of the coatings and improves their physicomechanical properties.

Обработка углеграфитовой ткани предлагаемым составом способствует уменьшению краевого угла смачивания и, как следствие, более полному проникновению связующего в ткань, предотвращению образования пустот (воздушных пузырей). Наличие на поверхности ткани нафтената кобальта и триацетонамина способствует, как и в случае отверждения покрытий, более полному протеканию процесса образования пространственно сшитой структуры полимерного связующего. Processing carbon graphite fabric with the proposed composition helps to reduce the wetting angle and, as a result, more complete penetration of the binder into the fabric, preventing the formation of voids (air bubbles). The presence on the surface of the fabric of cobalt naphthenate and triacetonamine promotes, as in the case of curing of the coatings, a more complete course of the formation of a spatially crosslinked polymer binder structure.

Состав готовят смешением компонентов в указанной последовательности, взятых согласно рецептуре. Как видно из примеров и таблицы, введение триацетонамина более 1 мас.% или менее 0,8 мас.% не способствует достижению поставленной цели. Введение менее 0,8 мас.% не улучшает эластичность и др. эксплуатационные свойства. Концентрация более 1 мас.% приводит к возрастанию скорости поликонденсации, что снижает когезионную прочность в объеме и образованию трещин как в покрытии, так и в композиционном материале. The composition is prepared by mixing the components in the specified sequence, taken according to the recipe. As can be seen from the examples and the table, the introduction of triacetonamine more than 1 wt.% Or less than 0.8 wt.% Does not contribute to the achievement of the goal. The introduction of less than 0.8 wt.% Does not improve elasticity and other operational properties. A concentration of more than 1 wt.% Leads to an increase in the rate of polycondensation, which reduces the cohesive strength in the volume and the formation of cracks in the coating and in the composite material.

Эффективность применения предлагаемого состава для обработки покрытий на поверхности РТИ перед термообработкой и углеграфитовых тканей перед пропиткой смолами хорошо иллюстрируется следующими примерами. The effectiveness of the proposed composition for processing coatings on the surface of rubber goods before heat treatment and carbon-graphite fabrics before impregnation with resins is well illustrated by the following examples.

Пример 1. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное полимерное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Лак КЧ-0125 - 15,0
Аммиак - 2,1
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - 1,0
Вода - До 100
Пример 2. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Грунтовка ВКФ-093 - 18,0
Аммиак - 2,4
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - 1,0
Вода - До 100
Пример 3. На образцы резины, предварительно медненные химическим способом, методом электроосаждения наносится композиционное покрытие из композиции состава /мас.%/:
Уралкидная смола - 15,0
Аммиак - 2,4
Фторопластовая суспензия 4Д - 25,0
Фторопластовая суспензия 4МД - 10,0
Поливинилпирролидон - - 1,0
Вода - До 100
Осаждение во всех примерах осуществляется при 18-25^oС, напряжении 120-140 В в течение 120 с, затем образцы промывают проточной и дистиллированной водой. После промывки образцы обрабатывают предлагаемым раствором состава / мас.%/:
Нафтенат кобальта - 3 - 5,2
Триацетонамин - 0,8 - 1
N-Метилпирролидон - 94 - 96
Обработку проводят при температуре 18-25^oС в течение 1-5 мин. Обработанные образцы термообрабатывают при температуре 180^oС в течение 40 мин.Example 1. On rubber samples previously chemically copper-plated, a composite polymer coating from a composition of the composition / mass.%/ is applied by electrodeposition.
Varnish KCh-0125 - 15.0
Ammonia - 2.1
Fluoroplastic suspension 4D - 25.0
Fluoroplastic suspension 4MD - 10.0
Polyvinylpyrrolidone - 1.0
Water - Up to 100
Example 2. On rubber samples, previously copper-plated chemically, by electrodeposition, a composite coating is applied from the composition with the composition / mass.%/:
Primer VKF-093 - 18.0
Ammonia - 2.4
Fluoroplastic suspension 4D - 25.0
Fluoroplastic suspension 4MD - 10.0
Polyvinylpyrrolidone - 1.0
Water - Up to 100
Example 3. On rubber samples, previously copper-plated chemically, by electrodeposition, a composite coating is applied from a composition of the composition / mass .%/:
Uralkyd resin - 15.0
Ammonia - 2.4
Fluoroplastic suspension 4D - 25.0
Fluoroplastic suspension 4MD - 10.0
Polyvinylpyrrolidone - - 1.0
Water - Up to 100
The deposition in all examples is carried out at 18-25 ^o C, a voltage of 120-140 V for 120 s, then the samples are washed with running and distilled water. After washing, the samples are treated with the proposed solution composition / wt.% /:
Cobalt Naphthenate - 3 - 5.2
Triacetonamine - 0.8 - 1
N-methylpyrrolidone - 94 - 96
Processing is carried out at a temperature of 18-25 ^o C for 1-5 minutes Treated samples are heat treated at a temperature of 180 ^o C for 40 minutes

Пример 4. Из углеграфитовой ткани вырезают листы размером 100•100 мм и обрабатывают предлагаемым составом, затем их сушат на воздухе. После сушки листы пропитывают фенолформальдегидной смолой, собирают в пакет и укладывают в пресс-форму и прессуют. Прессование проводят при 190-200^oС, 7-10 МПа, в течение 40 мин.Example 4. From carbon-graphite fabric cut sheets with a size of 100 • 100 mm and treated with the proposed composition, then they are dried in air. After drying, the sheets are impregnated with phenol-formaldehyde resin, collected in a bag and put into a mold and pressed. Pressing is carried out at 190-200 ^o C, 7-10 MPa, for 40 minutes

Оценку эффективности применения предлагаемого состава определяют по следующим параметрам:
- для резины - прочность на изгиб по ШГ-1, прочность сцепления покрытия с основой, антифрикционные свойства;
- для композиционного материала - прочность на сжатие, ударная вязкость, антифрикционные свойства.Evaluation of the effectiveness of the proposed composition is determined by the following parameters:
- for rubber - bending strength according to SHG-1, adhesion strength of the coating to the base, antifriction properties;
- for composite material - compressive strength, impact strength, antifriction properties.

Результаты испытаний представлены в таблице. The test results are presented in the table.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет повысить эластичность покрытий на резине и прочность на сжатие композиционного материала на основе углеграфитовой ткани и фенолформальдегидной смолы, снизить коэффициент трения, продлить срок службы изделий. Проведенный патентно-информационный поиск показал, что это решение обладает новизной. Thus, the proposed composition allows to increase the elasticity of the coatings on rubber and compressive strength of a composite material based on carbon graphite fabric and phenol-formaldehyde resin, to reduce the friction coefficient, to extend the service life of products. A patent information search has shown that this solution is novel.

Claims

Composition for surface treatment of composite polymer coatings of rubber products and carbon-graphite base before impregnation with phenol-formaldehyde resin, containing N-methylpyrrolidone and cobalt naphthenate, characterized in that it additionally contains triacetonamine and components are taken in the ratio, wt.%:
Cobalt Naphthenate - 3-5.2
Triacetonamine - 0.8-1
N-methylpyrrolidone - 94-96p