Полимерный противокоррозионный материал и способ его изготовления

 

Изобретение относится к полимерным уплотнительным материалам и технологии их производства и может быть использовано в машиностроении для получения термо- , хим- и радиационностойких прокладок, обладающих ингибирующим коррозию металлов действием. Изобретение позволяет расширить область применения и технологические возможности способа получения материала, снизить потери ингибитора при хранении и повысить безопасность производства за счет выполнения материала из однородного несущего слоя термопласта и поверхностного слоя закрытой ячеистой структурой с ячейками, закрепленными ингибитором коррозии металлов, выступающими над поверхностью на 0,01 - 0,5 высоты ячейки. Материал получают погружением заготовки из термопласта в кислоту при температуре от 20^oС до температуры плавления термопласта с последующей обработкой теплом при температуре до 20^oС до температуры не выше температуры кипения амина, температуры на 10^oС ниже температуры плавления термопласта или температуры разложения амина. 2 п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии переработки термопластичных полимеров и может быть использовано при производстве пленок, листов, профильных и фигурных изделий из термопластов, сочетающих конструкционные, герметизирующие и противокоррозионные свойства. Цель изобретения расширение области применения и технологических возможностей производства материалов, снижение потерь ингибитора при хранении и повышение безопасности процесса изготовления материалов. П р и м е р 1. Получают противокоррозионный листовой материал для термостойких прокладок из фторопласта-40 (Ф-40), ингибированный раствором солей циклогексиламина в смеси индустриального масла и циклогексиламина. Толщина материала 2,5 мм. Толщина несущего однородного среднего слоя Ф-40 (сополимер этилена и тетрафторэтилена) 2,2-2,3 мм, толщина неотделимых поверхностных слоев с ячейками 100 мкм. Ячейки выступают над поверхностью материала на 10 мм. Размер ячеек по высоте (толщине материала) 30 мкм. Относительное возвышение ячеек составляет 0,33 их высоты. Заготовки в форме дисков диаметром 40 мм штампом вырезают из листового Ф-40 толщиной 2,5 мм. Погружают в концентрированную (98%) азотную кислоту при 50^оС, что на 220^оС ниже температуры плавления термопласта (270^оС). Выдерживают 5 суток, затем переносят в емкость с 50%-ным раствором циклогексиламина в индустриальном масле. Обработку в растворе амина ведут при 134^оС, так как эта температура меньше температуры плавления термопласта на 136^оС, меньше температуры разложения амина и не превышает температуру кипения амина. Заготовки периодически извлекают из кипящего амина, сушат, просматривают в микроскоп и взвешивают. Через 7 суток масса заготовок достигает максимальной величины, ячейки сформировались, заполнились раствором продукта взаимодействия окислов азота и циклогексиламина в смеси индустриального масла с циклогексиламином. Готовые прокладки помещают в ячейку микротома, срезают поверхностный ячеистый слой 100 мкм, измельчают ножом и экстрагируют содержимое ячеек ацетоном. Экстракт анализируют на содержание аминов и солей аминов. Содеpжание жидкости в слое 100 мкм составляет 30 мас. Готовые прокладки протирают бязью, сушат и взвешивают, оценивая скорость отделения жидкой фазы из материала в свободном состоянии. Так же оценивают скорость отделения жидкой фазы из материала после однократного сжатия усилием 25 МПа (0,5 прочности при сжатии). Скорость отделения жидкой фазы из прокладок после сжатия увеличилась в 10 раз. Модуль упругости при сжатии (жесткости) у прокладок сохраняется равным модулю исходного листа Ф-40 850 МПа. Модуль и предел текучести при сжатии известного материала при содержании жидкости 30% в 2-3 раза ниже, чем у исходного термопласта. Скорость отделения жидкой фазы увеличивается после однократного сжатия до 0,5 предела прочности на 40-60% Известным способом невозможно получить листовой противокоррозионный материал из фторопласта-40. П р и м е р ы 2-12. Противокоррозионные материалы на основе разных термопластов получают по примеру 1, но варьируют режимы обработки, используемые кислоты и амины. Получают материалы, свойства которых приведены в табл.1. П р и м е р ы 13-16 (контрольные). Противокоррозионные материалы на основе Ф-40, полипропилена и полиэтилена получают по примеру 1, но при температуре обработки вне предложенных интервалом. При температуре на 260 и 0^оС ниже температуры плавления термопласта обработка кислотой и обработка амином при температуре на 2,5^оС ниже температуры разложения и на 7_оС выше температуры плавления не позволяет получать материал необходимой структуры со стабильной формой. П р и м е р ы 17-20. Для сравнения материалы предложенной структуры пытаются получать известным способом обработкой заготовок термопластов ингибиторами коррозии (ИФХАН-1) или их растворами в маслах. Фторопласты Ф-40 и Ф-4МБ в ингибиторах коррозии и маслах не набухают. Материал, содержащий жидкий ингибитор коррозии, таким образом получить нельзя. Полипропилен и Ф-32Л набухают в ИФХАН-1 с образованием гомогенной пленки без ячеек малой прочности. П р и м е р ы 21-22. Полимерный противокоррозионный материал получают по примеру 1, но лист Ф-40 сначала обрабатывают фталевым ангидридом или малеиновым ангидридом при 160^оС (на 110^оС ниже температуры плавления Ф-40), а затем при 110^оС в бензтриазоле (Т_кип 223^оС) и морфолине (Т_кип 130^оС). Лист имеет ячеистую структуру поверхностного слоя. Ячейки имеют высоту 30 мкм, заполнены продуктом взаимодействия ангидрида кислоты и амина, выступают над поверхностью на 3-6 мкм, т.е. на 0,1-0,2 высоты ячейки.

Формула изобретения

1. Полимерный противокоррозионный материал, состоящий из неотделимых несущего среднего слоя однородного термопласта и поверхностного слоя неоднородной структуры, содержащего ингибитор коррозии металлов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и уменьшения потерь ингибитора при хранении материала, поверхностный слой имеет закрытую ячеистую структуру, ячейки заполнены ингибитором коррозии и выступают над поверхностью материала на величину 0,01 0,5 высоты ячейки. 2. Способ изготовления полимерного противокоррозионного материала, включающий формование термопластичной заготовки и ее термообработку в контакте с жидкостью, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения безопасности процесса, заготовку вначале обрабатывают кислотой или ангидридом кислоты при температуре, лежащей в интервале от 20^oС до температуры на 5^oС ниже температуры плавления термопласта, а затем амином или его раствором при температуре, лежащей в интервале от 20^oС до температуры не превышающей температуру кипения амина, температуры на 10^oС ниже температуры плавления термопласта и температуры на 10^oС ниже температуры разложения амина.

РИСУНКИ

Рисунок 1