RU2694765C1 - Способ получения активированной поверхности полиэтилена - Google Patents
Способ получения активированной поверхности полиэтилена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694765C1 RU2694765C1 RU2018131087A RU2018131087A RU2694765C1 RU 2694765 C1 RU2694765 C1 RU 2694765C1 RU 2018131087 A RU2018131087 A RU 2018131087A RU 2018131087 A RU2018131087 A RU 2018131087A RU 2694765 C1 RU2694765 C1 RU 2694765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyethylene
- iron
- solution
- rhodanide
- adhesive
- Prior art date
Links
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 title claims abstract description 44
- -1 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 44
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- DCNXRSALXXSJJB-UHFFFAOYSA-N S(C#N)C#N.[Fe] Chemical compound S(C#N)C#N.[Fe] DCNXRSALXXSJJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 5
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 4
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006335 epoxy glue Polymers 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002987 primer (paints) Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
- C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерной и клеевой промышленности и может быть использовано для подготовки полиэтилена перед нанесением адгезивов. Для получения активированной поверхности полиэтилена осуществляют подготовку поверхности, механическую, химическую обработки и сушку. Для механической обработки поверхности используют абразив из полиметилметакрилата, а для химической обработки поверхности используют раствор роданида железа Fe(CNS)3 3-7% концентрации в дистиллированной воде. Обеспечивается повышение поверхностной энергии полиэтилена и повышение прочностной связи полиэтилен-адгезив. 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения активированной поверхности полимера, а именно, к способу изменения поверхностной энергии гидрофобного полиэтилена перед нанесением адгезивов (клеев, покрытий). Способ может найти применение в отраслях промышленности, где необходимо обеспечить высокую прочность связи между полиэтиленом и контактирующим материалом без применения специального оборудования и огнеопасных операций.
Полиэтилен – трудно склеиваемый материал, так как обладает очень низкой поверхностной энергией.
Низкая поверхностная энергия полимерных материалов не обеспечивает требуемые значения прочности соединения полиэтилена с адгезивом.
Для достижения высокой прочности связи (высоких адгезионных характеристик) между поверхностью полиэтилена и адгезивом необходимо, чтобы поверхностная энергия адгезива была меньше поверхностной энергии полиэтилена. Для повышения поверхностной энергии полиэтилена проводят подготовку (активирование) его поверхности.
Известен способ подготовки поверхности изделий из полимеров, предусматривающий обезжиривание, механическую обработку, например, наждачной бумагой (Лебедев Р.А. и др. Напыление, сварка, склеивание. - Л.: Химия, 1973, с. 82).
Известен способ склеивания полимерных материалов, по которому поверхность материала-полимера подвергается механическому воздействию одновременно с нанесением клея или после нанесения его (изобретение авт. свид. СССР №622831 г.).
Известен способ подготовки полиэтилена путем обработки поверхности раствором димером 3,3-диметилен-2,2,6,6-тетраметил-4-оксопипередина (изобретение авт. свид СССР №950743).
Недостатком указанных способов является то, что они не обеспечивают получения достаточно прочного клеевого соединения полимерных материалов.
Наиболее близким техническим решением по патенту РФ №2126810, выбранным в качестве прототипа, является способ подготовки поверхности полимерных материалов перед склеиванием, по которому поверхность полимерного материала подвергается сначала механическому воздействию, потом воздействию тлеющего заряда.
Следует отметить, что вышеуказанный способ требует применения специализированного оборудования для создания тлеющего заряда, пожароопасен и трудновыполним для крупногабаритных изделий.
Технической проблемой является устранение вышеуказанных недостатков, то есть повышение прочностной связи полиэтилен-адгезив до требуемого уровня без применения специализированного оборудования и температурного воздействия за счет активирования поверхности полиэтилена.
Технический результат заключается в том, что полученная согласно способу активированная поверхность полиэтилена обладает высокой поверхностной энергии за счет механического воздействия частицами полиметилметакрилата и обработки поверхности раствором роданида железа (Fe(CNS)3).
Технический результат достигается тем, что в способе получения активированной поверхности полиэтилена, включающем в себя подготовку поверхности, механическую, химическую обработки и сушку, механической обработки используют абразив из полиметилметакрилата, а для химической обработки используют раствор роданида железа 3-7% концентрации в дистиллированной воде.
Отличительные признаки являются существенными.
При механической обработке поверхности полиэтилена использование абразива из полиметилметакрилата (шлифовальная бумага с напылением дробленого оргстекла или дробь оргстекла фракцией от 0,5 до 1 мм) позволяет удалить слабые граничные слои полиэтилена, увеличить площадь взаимодействия полиэтилена с адгезивом.
При внедрении частиц полиметилметакрилата в обрабатываемую поверхность происходит их адсорбционная и химическая связь с полиэтиленом.
При наложении внешней нагрузки на полиэтилен частицами полиметилметакрилата концентрация различных, прежде всего кислородсодержащих, функциональных групп в полиэтилене возрастает, что приводит к изменению свойства поверхностных зон полиэтилена.
Благодаря механической деструкции полиэтилена на воздухе значительно увеличивается содержание альдегидных и карбоксилатных групп, в меньшей степени метальных и монозамещенных этиленовых групп, что является непосредственной предпосылкой изменения прочности клеевых соединений.
Нанесение раствора роданида железа на поверхность полиэтилена Fe(CNS)3) концентрацией от 3 до 7% обеспечивает создание на поверхности полиэтилена устойчивой гидрофильной поверхности. Раствор роданид железа представляет собой комплексное соединение, которое взаимодействует с атомами углерода (основа полимерной цепочки), при этом мицеллы организуются таким образом, что их гидрофобные концы направлены внутрь, а гидрофильные - наружу.
Приготовление раствора роданида железа протекает по следующей схеме:
- добавляют расчетное количество порошка роданида калия (гр.) в насыщенный раствор хлорного железа (л);
- разбавляют полученный раствор в дистиллированной воде до требуемой концентрации.
Для определения критической концентрации были проведены исследования влияния различных концентраций роданида железа на изменение адгезионной прочности клеевой границы:
Сталь 3 + клей К-153 без наполнителя + полиэтилен низкого давления
Предел прочности при отрыве активированной поверхности полиэтилена от Стали 3 в зависимости от концентрации роданида железа представлен в таблице.
Анализ данных таблицы показывает, что:
- снижение концентрации роданида железа менее 3% приводит к значительному снижению прочности связи полиэтилена с клеем. Наиболее вероятно это связано с тем, что низкая концентрация не обеспечивает образование сплошной гидрофильной поверхности полиэтилена.
- повышение концентрации роданида железа более 7% не приводит к повышению прочности связи и экономически нецелесообразно. Это связано с достижением максимального количества гидрофильных групп на единицу площади поверхности полиэтилена.
Таким образом, оптимальной концентрацией роданида железа в дистиллированной воде составляет 3-7%.
Далее рассмотрены примеры использования способа получения активированной поверхности полиэтилена при проведении операции склеивания полиэтилена с металлической поверхностью (пример 1) и операции нанесения на поверхность полиэтилена лакокрасочного покрытия (пример 2).
Пример 1.
1. Изготавливают крошку полиметилметакрилата (оргстекла) размером фракции от 0,5 до 1 мм с использованием дробильной машины для полимеров.
2. Готовят 6% раствор роданида железа (Fe(CNS)3). Для этого:
2.1 Добавляют 2,1 г порошка роданида калия в 19,4 г насыщенного раствора хлорного железа (20%);
2.2 Разбавляют полученной раствор в 78,5 г дистиллированной воды.
3. Подготавливают стальные бобышки диаметром 35 мм (ОСТ 92-1476-74) к операции склеивания согласно ОСТ 92-0949-2013 (обработать электрокорундом и обезжирить).
4. Подготавливают поверхность листа полиэтилена толщиной 2 мм к операции склеивания:
4.1 Обезжиривают бензином поверхность листа полиэтилена;
4.2 Проводят сушку в течение 15 мин при температуре от 15 до 35°С.
4.3 Проводят дробеструйную обработку поверхности полиэтилена крошкой из полиметилметакрилата.
4.4 Удаляют крошку полиметилметакрилата с поверхности полиэтилена кистью или пылесосом.
4.5 Наносят кистью 6% раствор роданида железа на подготовленную поверхность листа полиэтилена.
4.6 Проводят сушку в течение 24 ч при температуре от 15 до 35°С.
4.7 Вырубают диски диаметром 35 мм из листа подготовленного полиэтилена.
5 Наносят на обе поверхности дисков из полиэтилена и на рабочую поверхность бобышек эпоксидный клей К-153.
6 Проводят сборку образцов по схеме: металл-полиэтилен-металл.
7 Проводят режим полимеризации клея К-153 при давлении 1 кгс/см2, температуре от 15 до 35°С в течение 24 ч.
Пример 2.
1. Изготавливают крошку полиметилметакрилата (оргстекла) размером фракции от 0,5 до 1 мм с использованием дробильной машины для полимеров.
2. Готовят 3% раствор роданида железа (Fe(CNS)3). Для этого:
2.1 Добавляют 1,1 г порошка роданида калия в 9,7 г насыщенного раствора хлорного железа (20%);
2.2 Разбавляют полученной раствор в 89,2 г дистиллированной воды.
3. Готовят поверхность трубы из полиэтилена к нанесению эмали ЭП-525:
3.1 Обезжиривают бензином поверхность трубы.
3.2 Проводят сушку в течение 15 мин при температуре от 15 до 35°С.
3.3 Проводят дробеструйную обработку поверхности трубы полиметилметакрилатом.
3.4 Удаляют крошку полиметилметакрилата с поверхности полиэтилена кистью или пылесосом.
3.5 Наносят кистью 3% раствор роданида железа на подготовленную поверхность трубы.
3.6 Проводят сушку в течение 24 ч при температуре от 15 до 35°С.
4. Наносят грунтовочное покрытие АК-070 кистью или краскопультом на поверхность трубы.
5. Проводят сушку в течение 24 ч при температуре от 15 до 35°С.
6. Наносят эмаль ЭП-525 с отвердителем кистью или краскопультом на поверхность трубы.
7. Проводят сушку в течение 24 ч при температуре от 15 до 35°С.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить активированную поверхность полиэтилена с высокими адгезионными характеристиками без применения специализированного оборудования, температурного воздействия и данный способ можно использовать на любом этапе производства и эксплуатации изделия.
Claims (1)
- Способ получения активированной поверхности полиэтилена, включающий в себя подготовку поверхности, механическую, химическую обработки и сушку, отличающийся тем, что для механической обработки поверхности используют абразив из полиметилметакрилата, а для химической обработки поверхности используют раствор роданида железа Fe(CNS)3 3-7% концентрации в дистиллированной воде.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131087A RU2694765C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ получения активированной поверхности полиэтилена |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018131087A RU2694765C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ получения активированной поверхности полиэтилена |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694765C1 true RU2694765C1 (ru) | 2019-07-16 |
Family
ID=67309376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018131087A RU2694765C1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Способ получения активированной поверхности полиэтилена |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694765C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU293031A1 (ru) * | А. Б. Давыдов , А. Я. Акимова | Способ подготовки поверхности термопластичного материала перед склеиванием | ||
| SU950743A1 (ru) * | 1978-11-30 | 1982-08-15 | За витель Генель, А. Б. Шапиро, Э. Г.,1 |Сванцев, Акутин и М. Г. Драновский fi/ | Способ подготовки к склеиванию полиэтилена |
| SU1391928A1 (ru) * | 1985-05-15 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я Г-4086 | Способ механической обработки поверхности изделий из полиолефинов |
| RU2126810C1 (ru) * | 1997-08-01 | 1999-02-27 | Комбинат "Электрохимприбор" | Способ подготовки поверхности полимерных материалов перед склеиванием |
| CN101503600A (zh) * | 2009-03-09 | 2009-08-12 | 杭州电子科技大学 | 一种pvc塑料鞋底表面处理剂的制备方法 |
-
2018
- 2018-08-28 RU RU2018131087A patent/RU2694765C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU293031A1 (ru) * | А. Б. Давыдов , А. Я. Акимова | Способ подготовки поверхности термопластичного материала перед склеиванием | ||
| SU950743A1 (ru) * | 1978-11-30 | 1982-08-15 | За витель Генель, А. Б. Шапиро, Э. Г.,1 |Сванцев, Акутин и М. Г. Драновский fi/ | Способ подготовки к склеиванию полиэтилена |
| SU1391928A1 (ru) * | 1985-05-15 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я Г-4086 | Способ механической обработки поверхности изделий из полиолефинов |
| RU2126810C1 (ru) * | 1997-08-01 | 1999-02-27 | Комбинат "Электрохимприбор" | Способ подготовки поверхности полимерных материалов перед склеиванием |
| CN101503600A (zh) * | 2009-03-09 | 2009-08-12 | 杭州电子科技大学 | 一种pvc塑料鞋底表面处理剂的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cool et al. | Improving the sanding process of black spruce wood for surface quality and water-based coating adhesion | |
| Tu et al. | Surface grafting polymerization and modification on poly (tetrafluoroethylene) films by means of ozone treatment | |
| Luo et al. | A new soybean meal-based bioadhesive enhanced with 5, 5-dimethyl hydantoin polyepoxide for the improved water resistance of plywood | |
| EP2970002A1 (en) | Reinforcement fiber coating compositions, methods of making and treating, and uses for improved adhesion to asphalt and portland cement concrete | |
| RU2016141061A (ru) | Способ получения ингибирующего коррозию или способствующего адгезии покрытия | |
| RU2694765C1 (ru) | Способ получения активированной поверхности полиэтилена | |
| Bechikh et al. | Effect of dry abrasion treatments on composite surface quality and bonded joints shear strength | |
| Ghanem et al. | Introduction to polymer adhesion | |
| CA1148921A (en) | Bonding methods and laminates | |
| Gutowski et al. | Surface silanization of polyethylene for enhanced adhesion | |
| Nikiforova et al. | Estimation of the adhesion strength of rubber-metal bonds | |
| Zhou et al. | Combined surface treatment of wood plastic composites to improve adhesion | |
| RU2126810C1 (ru) | Способ подготовки поверхности полимерных материалов перед склеиванием | |
| Ungureanu et al. | The adhesion theories applied to adhesively bonded joints of fiber reinforced polymer composite elements | |
| Ruzafa-Silvestre et al. | Low-pressure plasma treatment applied to polymeric materials for a sustainable footwear industry | |
| WO2001061069A2 (en) | Plasma polymerized primers for metal pretreatment | |
| CN106808372B (zh) | 一种铝合金表面机械处理方法 | |
| Imanaka et al. | Effect of rubber content on fatigue crack growth rate under mode i loading | |
| Stone | Effect of degree of abrasion of composite surfaces on strengths of adhesively bonded joints | |
| Kim et al. | Plasma etching and plasma polymerization coating of carbon fibers. Part 2. Characterization of plasma polymer coated carbon fibers | |
| JP2894718B2 (ja) | プライマー組成物 | |
| US3630789A (en) | Hexavalent chromium/fumarate solutions and the treatment of metal substrates therewith | |
| Palleiro et al. | Atmospheric pressure plasma surface treatment of thermoplastic composites for bonded joints | |
| RU2307857C1 (ru) | Способ крепления вулканизованных резин к металлу | |
| RU2544726C2 (ru) | Способ подготовки изделий перед нанесением адгезивного слоя |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200829 |