SU559936A1 - Композици дл покрытий антифрикционного назначени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к композиции дл  теплостойких антифрикционных покрытий на основе сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (сополимер ТФЭ/ГФП).

Подобные композиции предназначаютс  дл  нанесени  на рабочую поверхность режущих инструментов, например рамных и дисковых пил, а также дл  покрыти  различных теплостойких изделий, например труб, проводов, пресс-форм, кухонной утвари и т. д.

Известна также композици  дл  антифрикционных покрытий на основе сополимера ТФЭ/ГФП, обладающа  стойкостью к коагулированию и хорошей адгезией к металлическим субстратам 1. Така  композици  включает следующие ингредиенты: частицы со средним радиусом до 3 мкм сополимера ТФЭ/ГФП, имеющего отношение ТФЭ к ГФП в пределах от 95 : 5 до 75 : 25 (А); органическа  жидкость, имеюща  поверхностное нат жение при 25°С менее 40 мин/см, например метилизобутилкетон (Б); вспомогательный высокомолекул рный пленкообразующий материал или исходный продукт дл  его получени , например полиамидные амиды кислот (В).

Вспомогательный пленкообразователь может составл ть от 5 до 99% от веса всей композиции . Эту композицию можно получать лутем обработки в мельнице смеси из сухого

порощка сополимера ТФЭ/ГФП, т. е. ингредиента А и раствора компонента Б в органической жидкости Б. Композици   вл етс  безводной .

Особенностью композиции  вл етс  способность давать покрытие, часть которого, наход ща с  на границе раздела субстратом и покрытием, состоит преимущественно из вспомогательного пленкообразующего материала , в то врем  как остальна  часть состоит преимущественно из сополимера ТФЭ/ГФП. Благодар  этому покрытие имеет смазывающую поверхность с антифрикционными и антиадгезионными свойствами и в то же врем 

образует прочную св зь с субстратом.

Однако, известна  композици  имеет и недостатки:

негомогенность, котора  про вл етс  в щероховатости поверхности изделий, покрытых

подобной композицией;

боитс  влаги, это требует применени  специальных мер предосторожности на всех этапах ее приготовлени ; дл  приготовлени  требуетс  обработка в

течение 24 час в мельнице;

недостаточна  износоустойчивость. С целью улучшени  антифрикционных свойств покрыти  и ускорени  процесса получени  композиции композици , состо ща  из

сополимера ТФЭ/ГФП, имеющего отношение ТФЭ к ГФП в пределах от 95 : 5 до 75 : 25 органической жидкости, имеющей иоверхиост ное нат жение при 25°С менее 40 дин/см, и вспомогательного высокомолекул рного плен кообразуюш,его материала, например поли имидного лака, содержит указанный сополи мер ТФЭ/ГФГ1 с размером частиц от 0,05 до 0,2 мкм и дополнительно - воду, а также совмещающий агент - персульфат, перхлорат или бихромат щелочного металла, предпочти тельно персульфат кали ,  ри следующем со отнощении компонентов, вес. ч.: Сополимер ТФЭ/ГФП 18,50- 2,00 Вода18,43- 1,08 Органическа  жидкость 45,60-88,20 Вспомогательный высокомолекул рный пленкообразователь7,78-18,0 Совмещающий агент0,38- 0,03 Установлено, если сополимер ТФЭ/ГФП содержитс  в растворе вспомогательного нленкообразовател  не в форме сухого порощка, как в прототипе, а в форме водной дисперсии, то образуетс  значительно более однородна  композици , дающа  гладкие покрыти  на субстратах, обладающие повыщенной износоустойчивостью , и при этом резко ускор етс  процесс гомогенного смешени  - 30 мин вместо 24 час. Дл  получени  предлагаемой ком,лозиции примен ют совмещающий агент, обеспечивающий высокую степень совмещени  дисперсии сополимера ТФЭ/ГФП с вспомогательным пленкообразующим материалом. Как показали многочисленные опыты, в отсутствие совмещающего агента не достигаетс  гомогенного смещени  соиолимера ТФЭ/ /ГФП с вспомогательным пленкообразующим материалом вследствие коагулировани  последнего в водной среде. В качестве совмещающего агента пригодны персульфаты, перхлораты и бихроматы щелочных металлов, предпочтителен персульфат кали . Совмещающий агент присутствовать в композиции в количестве 1-2 вес. ч. от веса сухого сополимера ТФЭ/ГФП, т. е. 0,38-0,3 вес. ч. от веса комиозиции. При использовании его в количестве менее 1 вес. ч. образуетс  коагул т; при использовании же совмещающего агента в количестве более 2 вес. ч. возникают трудности, св занные с его растворением. В качестве водной дисперсии сополимера ТФЭ/ГФП используют дисперсии, содержащие 40-65 вес. ч. твердого вещества с размером частиц от 0,01 до 0,2 мкм, предпочтительно от 0,05 до 0,2 мкм, получаемые водноэмульсионной сополимеризацией тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. При концентрации сополимера ТФЭ/ГФП в водной дисперсии менее 40 вес. ч. требуетс  больщее количество (более 2 вес. ч. от веса сухого сополимера) совмещающего агента. Верхний же предел концентрации дисперсии (65%) оиредел етс  тем, что суспензии с больщей концентрацией имеют слищком высокую в зкость, затрудн ющую гомогенное смешение. При использоваНИИ частиц размером более 0,2 мкм образуетс  композици , дающа  щероховатое покрытие с ухудшенными антифрикционными свойствами . В качестве вспомогательного пленкообразующего материала пригодны этилцеллюлоза, поливинилацетат, иоливинилформаль, полиуретановый лак, эпоксидные смолы и т. д., однако, дл  получени  высокотеплостойких покрытий в качестве вспомогательных пленкообразующих материалов следует примен ть материалы, не разлагающиес  при температуре спекани  сополимера ТФЭ/ГФП, например, полиэфиримидные лаки, получаемые поликондеисацией пиромеллитового диангидрида, ароматических диаминов и полиэфира терефталевой кислоты с применением в качестве растворител  диметилформамида. В качестве растворител  пригодны диметилформамид, диметилсульфон , тетраметилсульфон, диметилтетраметилсульфон , пиридин, М,М-диметилацетамид , N-метилпирролидон, N-метилформамид , Ы,Н-диэтилформамид. Предпочтителен диметилформамид, имеющий иоверхностное нат жение при 25°С менее 40 дии/см. Предпочтительное соотнощение сополимера ТФЭ/ГФП и вспомогательного пленкообразующего материала лежит в пределах от 70 : 30 до 10 : 90 вес. ч. (в зависимости от заданных свойств композиции). С целью повышени  износостойкости и твердости в композицию могут дополнительно быть включены наполнители в количестве 0,5-3 вес. ч. (от веса композиции). Примерами иригодных наполнителей могут служить исульфид молибдена, фтористый кальций, газова  сажа, фтористый литий, карбид кремни , кобальтова  синь и т. д. Предлагаемые комиозиции нанос т на редварительно обезжиренный металлический убстрат известным способом и спекают при 150-340°С. Пример 1. В коллоидную мельницу, работающую со скоростью 3000 об/мин, загружают следующие компоненты, вес. ч. Полиэфиримидный лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%250 Водна  сусиензи  сополимера ТФЭ/ГФП () с концентрацией 56,35% и размером частиц 0,05-0,2 мкм80 Персульфат кали  (1 вес. % от веса сухого сополимера)0,4 Загрузку обрабатывают в коллоидной мельице в течение 30 мин и получают композиию состава, вес. ч.: Полиэфиримид11,84 ЧДиметилформамид63,82 Сополимер ТФЭ/ГФП13,64

Вода10,58

Персульфат кали 0,12

Затем в композицию на той же коллоидной

мельнице ввод т газовую сажу в количестве

5 вес. ч., отфильтровывают через фильтр дл 

краски с получением однородной композиции,

не содержащей каогул та. Композицию нанос т на предварптольно обезжиренный субстрат из нержаветг шей стали п спекают в течение 15 мин при 50°С, 30 мин - црп 240°С и 15 мин - при 340°С.

В результате получают гладкое покрытие, обладающее высокой адгезией к субстрату и износоустойчивостью (см. таблицу).

Примечав и  .

Пример 2. В коллоидную мельницу загружают следующие компоненты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%800 Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП с концентрацией 58,65% и размером частиц 0,05-0,2 мкм 160 Бихромат кали  (2% от веса

сухого сополимера)15

Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течен11е 30 мин и получают композицию состава, вес. ч.:

Полиэфиримид12,79

Диметилформамид70,42

Сополимер ТФЭ/ГФП9J5

Вода6,96

Бихромат кали 0,156

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т кобальтовую синь в количестве 20 вес. ч. Композицию обрабатывают ц спекают на субстрате но примеру 1. Получают гладкое покрытие с высокой субстрату и износоустойчивостью цу).

Пример 3. В коллоидную мгружают следуюн1,ие компоненты, Полиэфиримпдный лак в дт1метилформамиде с концентрацией 15,65%

Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (88; 12) с концентрацией 56.35% и размером частиц 0,05-0,2 мкм

Персульфат кали  (1,5% от

веса сухого сополимера) Загрузку обрабатывают в коллонине в течение 30 мин и получацпю состава, вес. %;

Полиэфиримпд

Диметилформамид Сополимер тетрафторэтилена с

гексафторпропиленом

Вода

Персульфат кали  Износостойкость характеризуетс  по пути проогга (в метрах) пл покрытию толпипюл 100 мкм стального шарика дламетром 5 мм нагрузкой 0,5 кг до продира покрыти . Относите,чьна  износостойкость в сравнгн::и с износостойкостью покрыти  из чистого сополимера тетрафторэтилена с гексафтоппроп тленом, прин той за 1. Адгези  определ лась в соответствии с ГОСТ 15140-69.

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т флюорит {Сар2) в количестве 2 вес. ч. и газовую сажу в количестве 8 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают на субстрате по примеру I.

Получают гладкое покрытие, обладающее высокой адгезией к субстрату и износоустойчивостью (см. таблицу).

Пример 4 (контрольный в отсутствие совмещающего агента).

В коллоидную мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.: Полиэфиримидный лак в диметилформал-гиде с концентрацией 15,65%800 Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (90 : 10) с концентрацией 58,65% и размером частиц 0,05-0,2 мкм200 Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин и получают композицию состава, вес. %:

Полиэфиримид12,52

Диметилформамид67,48

Сополимер ТФЭ/ГФП11.77

Вода8,23

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т газовую сажу в количестве 15 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают на субстрате по примеру 1.

Покрытие получаетс  неоднородное, содержащее большое количество каогул та, и имеет щероховатую поверхность (см. таблицу).

Пример 5. В коллоидную мельницу загрул ают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%250

Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (88 : 12) с концентрацией 56,35% с размером частиц 0,05-0,2 мкм80

Персульфат кали  (0,5% от веса сухого сополимера)0,2

Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин и получают композицию состава, вес. ч.:

Полиэфиримид11,85

Диметилформамид63,86

Сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом13,65

Вода10,58

Персульфат кали 0,061

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т газовую сажу в количестве 5 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают по примеру 1.

Покрытие получаетс  неоднородное и содержит каогул т (см. таблицу).

Пример 6 (коцтрольный с добавлением совмещающего агента в количестве 2,7вес. %).

В коллоидную мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидпый лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%800 Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (88 : 12) с концентрацией 56,65% и размером частиц 0,05-0,2 мкм200 Бихромат кали  (2,7% от веса

сухого сополимера)3

Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин и получают композицию состава, вес. ч.:

Полиэфиримид12,42

Диметилформамид87,38

Сополимер тетрафторэтнлена

с гексафторпропиленом11,20

Вода8,71

Бихромат кали 0,29

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т окись хрома в количестве 10 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают по примеру 1, однако, при фильтровании па фильтре обнаруживают кристаллики бихрома кали  (примерно 1/3 от введенного количества ), которые не растворились. Это свидетельствует о том, что вводить совмещенный агент в количестве более 2 вес. ч. нецелесообразно .

При м ер 7 (контрольный, концентраци  водной дисперсии сополимера 35%).

В коллоидную мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде (концентраци  15,65%)250

Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (88 : 12) с концентрацией 35% и размером частиц 0,05-0,2 мкм100

Персульфат кали 0,7

Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин и получают композицию состава, вес. ч.:

Полиэфиримид11,63

Диметилформамид60,13

Сополимер ТФЭ/ГФП9,98

Вода18,54

Персульфат кали 0,19

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т газовую сажу в количестве 5 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают по примеру 1. Покрытие получаетс  шероховатым (см. таблицу).

Пример 8 (контрольный, концентраци  водной дисперсии сополимера 65%).

В коллоидную мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде250

Водна  дисперсию сополимера ТФЭ/ГФП (88 : 12) с концентрацией 65% и размером частиц 0,05-0,2 мкм100 Персульфат кали  1,35

Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин и получают композицию состава, вес. ч.:

Полиэфиримид11,14

Дцметилформамид60,02

Сополимер тетрафторэтилена с

гексафторпропиленом18,50

Вода9,96

Персульфат кали 0,38

Затем в композицию на той же коллоидной мельнице ввод т газовую сажу в количестве 5 вес. ч. Композицию обрабатывают и спекают по примеру 1. Покрытие получилось гладкое , с высокой адгезией к субстрату и высокой износоустойчивостью (см. таблицу).

Пример 9 (контрольный, концентраци  водной дисперсии сополимера более 65%).

В коллоидную мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%800 Водна  дисперси  сополимера ТФЭ/ГФП (88 : 12), с концентрацией 67% и размером частиц 0,05-0,2 мкм 200 Персульфат кали 2 Загрузку обрабатывают в коллоидной мельнице в течение 30 мин, но получить композицию не удалось из-за высокой в зкости дисперсии сополимера (см. таблицу).

Пример 10 (контрольный, композицию получают известным способом).

В шаровую мельницу загружают следующие ингредиенты, вес. ч.:

Полиэфиримидный лак в диметилформамиде с концентрацией 15,65%500 Сополимер ТФЭ/ГФП (88 : 12) в виде сухого порощка с размером частиц 1-3 мкм17 Газова  сажа8 Флюорит2

Загрузку обрабатывают в течение 24 час, а затем нанос т на металлический субстрат и спекают по примеру 1. При этом получают покрытие с шероховатой поверхностью и с более низкой износостойкостью по сравнению с износостойкостью покрыти , полученного предлагаемым способом (см. таблицу).

В таблице представлена сравнительна  характеристика покрытий, полученных по предлагаемому и известному способам.

Claims (1)

1. Патент Англии № 1228438, опубл. 15.04.71.