Способ модифицирования поверхности резинотехнических изделий из термостойких резин

 

Изобретение относится к технологии производства резинотехнических изделий (РТИ) , в частности к способу модифицирования поверхности РТИ, и может найти применение в химическом, нефтехимическом, сельскозяйственном машиностроении, в горной и буровой технике. Способ позволяет повысить износостойкость и улучшить антиадгезионные свойства покрытий при низкой температуре. При этом способе модифицирования поверхности РТИ из термостойких резин, включающем прививку к поверхности резины перфторалканов с 10-20 атомами углерода в плазме тлеющего разряда, нанесение водной суспензии политетрафторэтилена (ПТФЭ) и ее закрепление на поверхности, перед нанесением суспензии политетрафторэтилена на привитую поверхность резины наносят слой адгезионной композиции на основе раствора в органическом растворителе фторкаучука в смеси с аминным отвердителем с последующей сушкой композиции, а ее отверждение осуществляют одновременно с закреплением ПТФЭ путем термического удара при 500- 550^oС за 0,5-1,0 с. 1 табл.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резинотехнических изделий (РТИ) способу модифицирования поверхности, и может найти применение в химическом, нефтехимическом, сельскохозяйственном машиностроении, автомобилестроении, в горной и буровой технике. Цель изобретения- повышение износостойкости и улучшение адгезионных свойств получаемого покрытия при низкой температуре. Для получения модифицирующего покрытия из политетрафторэтилена (ПТФЭ) на термостойких марках резинотехнических изделий (РТИ) исходное изделие обрабатывают в низкотемпературной плазме тлеющего разряда, поджигаемого в среде паров фторорганических соединений. Под действием активных компонентов плазмы происходит прививка фторорганического соединения к подложке. На поверхности РТИ образуется фторполимерная пленка, близкая по химической структуре, как это следует из изучения спектров ИК-поглощения, к структуре фторкаучуков. Химическая структура привитой фторполимерной пленки практически не зависит от природы подложки, т.е. типа каучука, на основе которого изготовлена резина, а также его состава. После плазмохимической прививки на фторсодержащую органическую пленку наносят слой адгезионно-активной композиции на основе раствора фторкаучука с отвердителем, например полиэтиленполиамином, с последующей сушкой нанесенного раствора на воздухе. Экспериментально найдено, что полиэтиленполиамин при повышении температуры вызывает структурирование фторкаучука вследствие отрыва атомов фтора от углеродной цепочки и присоединение аминных групп отвердителя. Структурирование фторкаучука сопровождается одновременной химической сшивкой адгезионно-активного слоя через отвердитель с ранее привитым фторорганическим соединением. В результате адгезионно-активная композиция оказывается химически сшитой с резиновой подложкой через привитой фторорганический слой. Затем на адгезионно-активный слой наносят водную суспензию ПТФЭ и после подсушки закрепляют его путем термического удара при 500- 550^oС за 0,5-1 с. Для этого быстро нагревают суспензию ПТФЭ, например, струей нагретого газа. В результате ПТФЭ мгновенно спекается в тонкую эластичную пленку, придающую изделию антифрикционные и антиадгезионные свойства. Способ иллюстрируют примеры получения модифицирующего покрытия из ПТФЭ на некоторых сортах резин термостойких марок: ИРП 51-l433, ИРП-1314 и ИРП-1316, изготовленных соответственно на основе силиконового (СКТФБ-803), фторкаучука СКФ-2 и фторкаучука СКФ-26, с рабочими температурами 200-250^oС. Результаты фрикционных, адгезионных и физико-механических испытаний сведены в таблицу. П р и м е р 1. Образцы резин размером 150х150·2 мм помещают в газоразрядную камеру плазмохимического реактора, в которой после создания вакуума возбуждают тлеющий разряд от источника высоковольтного питания. Одновременно в газоразрядную камеру напускают пары фторорганического соединения перфторалканов с 10-20 атомами углерода балансировочной жидкости Б-1 (ОСТ 95.419-76). Время проведения плазмохимической прививки 15 мин при удельной мощности разряда 2·10^-3Вт/см³. После окончания плазмохимической прививки резины извлекают из газоразрядной камеры и наносят, например пульверизатором, на их поверхность композицию на основе 5%-ного раствора фторкаучука СКФ-26 в ацетоне с отвердителемполиэтиленамином. После просушки композиции на поверхность наносят водную суспензию ПТФЭ (ТУ 605-04l-508-89) и РТИ повторно просушивают 10-15 мин, после чего поверхность РТИ подвергают термическому удару быстрому, за 1 с, нагреву струей газа при температуре 500^oС. На поверхности готовых изделий образуется прозрачная однородная пленка ПТФЭ. Толщина полученной пленки ПТФЭ порядка 5-10 мк. Из модифицированных резин вырезают образцы для измерений. Результаты измерений приведены в таблице. П р и м е р 2. В условиях примера 1 обрабатывают резину ИРП 51-l443, а термический удар осуществляют струей газа при температуре 550^oС. ПТФЭ спекается в прозрачную однородную пленку за 0,5 с, а изделие приобретает свойства, описанные в таблице. П р и м е р 3 В условиях примера 1 проводят плазмохимическую прививку фторорганического соединения на резину марки ИРП 51-1433 на основе силиконового каучука СКТФБ-803. После извлечения резины из газоразрядной камеры на поверхность РТИ без предварительного нанесения адгезионно-активной композиции наносят водную суспензию ПТФЭ и далее обрабатывают как в примере 1. Износостойкость полученного покрытия существенно ниже ( в 10-15 раз), чем в примерах 1-2. П р и м е р 4. В условиях примера 1 обрабатывают резину ИРП 51-1433, а термический удар осуществляют струей при температуре 450^oС. Внешне пленка ПТФЭ приобретает матовый и неоднородный вид с вкраплениями непроплавленного ПТФЭ. Наличие в пленке ПТФЭ кристаллитов свидетельствует о неполном переходе за время термического удара исходного высококристаллического мелкодисперсного ПТФЭ в аморфное состояние. Результаты измерения антифрикционных и антиадгезионных свойств модифицированного таким способом РТИ указывают на их ухудшение в сравнении с результатами, полученными в примерах 1-2. П р и м е р 5. В условиях примера 1 обрабатывают резину ИРП-51-1433, а термический удар осуществляют 'при 600^oС за 1с. Высокая температура приводит к излишнему перегреву лежащих под ПТФЭ слоев, в изделии на поверхности образуются поры и вздутия от газообразных продуктов разложения подслоя. Измерения свидетельствуют об ухудшении физико-механических свойств. Износостойкость покрытия ниже, чем в примерах 1-2. П р и м е р 6. В условиях примера 1 обрабатывают резину ИРП 51-1433, а термический удар осуществляют при 520^oС за 0,2-0,3 с. Внешний вид покрытия аналогичен полученному в примере 4. Антифрикционные и антиадгезионные свойства хуже свойств РТИ, обработанных как в примерах 1-2. П р и м е р 7. В условиях примера 6 термический удар осуществляют за 2 с. Внешний вид изделия аналогичен описанному в примере 5. Заметно ухудшаются физико-механические свойства РТИ. П р и м е р 8. В соответствии с известным (авт.св. N 642950) способом модифицируют резины ИРП 51-1433 и ИРП-1316. Образцы резин опускают в емкость с фторкеросином, выдерживают при комнатной температуре 0,5 ч, помещают в газоразрядную камеру, вакуумируют и зажигают тлеющий разряд. Продолжительность плазмообработкиЗч. Образец извлекают из камеры, смачивают суспензией ПТФЭ, сушат на воздухе 1,5 ч и вновь помещают в газоразрядную камеру, в которой повторно обрабатывают 2 ч. П р и м е р 9. В соответствии с известным способом (авт.св. N 1081183) и принятым за базовый объект, модифицируют резину ИРП-1314. Образцы резины смачивают фторкересином, нагретым до 130^oС в течение 2 ч. После охлаждения (30 мин) помещают в газа" разрядную камеру и зажигают в ней тлеющий разряд. После обработки в течение 3 ч резины извлекают, наносят суспензию ПТФЭ, сушат 1 ч и вновь обрабатывают плазмой 30 мин. П р и м е р 10. В условиях примера 1 проводят плазмохимическую прививку фторорганического соединения на резину ИРП 51-1433. После окончания прививки на резину наносят композиции на основе раствора фторкаучука СКФ-32 с отвердителем бис-фурилинденгексаметилендиимином. Далее проводят операции, аналогичные описанным в примере 1. Результаты измерений приведены в таблице. П р и м е р 11 В условиях примера 1 обрабатывают резину ИРП 51-1433. После плазмохимической прививки перфторалконов наносят на поверхность кисточкой 10% -ный раствор фторкаучука СКФ-26 в метилэтилкетоне с отвердителем полиэтиленполиамином. Далее как описано в примере 1 П р и м е р 12. В условиях примера 1 на поверхность плазмообработанной резины наносят пульверизатором раствор фторкаучука СКФ-32 в ацетоне с отвердителем - бисфурилинденгексаметилендиимином. Далее проводят обработку как в примере 1. Фрикционные характеристики измеряют на машинах трения в режиме возвратно-поступательного и торцового трения В качестве индентора используют цилиндр либо плоскую пластину из сплава 1Х18Н9Т. Нагрузка 2,0 кгс/см². Скорость движения индектора 0,02 м/с. Адгезию образцов к контртелу измеряют на адгезиометре, позволяющем проводить исследование в области положительных и отрицательных температур. Резины выдерживают 24 ч в контакте с поверхностью металла под нагрузкой 2 кг/см² при 100^oC. Технологические особенности способа обеспечивают получение трехслойного модифицирующего покрытия: привитое фторорганическое соединение, адгезионно-активная композиция и пленка ПТФЭ, химически связанные как между собой, так и с резиновой основой, что обеспечивает высокую прочность покрытия к механическому воздействию в процессе трения и тем самым высокие антифрикционные и антиадгезионные свойства РТИ.

Формула изобретения

Способ модифицирования поверхности резинотехнических изделий из термостойких резин, включающий прививку к поверхности резины перфторалканов с 10-20 атомами углерода в плазме тлеющего разряда, нанесение водной суспензии политетрафторэтилена и ее закрепление на поверхности, отлиающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и улучшения антиадгезионных свойств получаемого покрытия при низкой температуре, перед нанесением суспензии политетрафторэтилена на привитую поверхность резины наносят слой адгезионной композиции на основе раствора в органическом растворителе фторкаучука в смеси с аминным отвердителем с последующей сушкой композиции, а ее отверждение осуществляют одновременно с закреплением политетрафторэтилена путем термического удара при 500 550°С за 0,5-1,0 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---