Состав для обработки твердой поверхности

 

Сущность изобретения: состав содержит 0,01-7 мас.% смеси перфторполиэфирокарбоновых кислот (ПФПЭКК) и до 100 мас.% растворителя - циклического предельного перфторуглеводорода. Смесь кислот состоит из 30 мас.% ПФПЭКК с мол. мас. 1500-3550 и 70 мас.% ПФПЭКК с мол. мас. 3550-8300. 4 табл.

Изобретение относится к органической химии, а именно к составам, применяемым для обработки твердых поверхностей для снижения их поверхностной энергии, что позволяет регулировать такие свойства поверхности, как износостойкость, адгезия, гидрофобность.

Предлагаемый состав может быть использован для обработки твердых поверхностей как металлических, так и неметаллических: в парах трения и износа, металлообрабатывающего инструмента и технологической оснастки с целью повышения их износостойкости, резинотехнических изделий для снижения коэффициента трения и износа.

Известен состав, который при нанесении на твердую поверхность образует смазочное покрытие, содержащий фторированные спирты теломеры 70-80 мас. фторированных диэфиров адипиновой кислоты [1] Однако образующееся покрытие неустойчиво. Оно имеет слабую адсорбцию к поверхности и низкую термостабильность.

Более близким к изобретению является состав, который представляет собой смазочное масло, содержащее 0,05-1 мас. перфторированной жирной кислоты общей формулы CF₃(CF₂)COOH при n= 5-20 и в качестве основы синтетические эфиры, полисилаксановые, углеводородные или фторуглеродные жидкости. Кислота, входящая в состав смазочного масла, предотвращала его растекание за счет влияния на поверхностную энергию [2] Однако небольшая длина цепи молекулы кислоты не обеспечивает ее термическую устойчивость. Кроме того, область применения данного состава ограничена возможностью его использования только в качестве смазочного масла, сохраняющегося на поверхности в жидкой фазе.

Изобретение направлено на решение проблемы создания состава, формирующего за короткий период на твердой поверхности низкоэнергетическую мономолекулярную пленку, обладающую стойкостью к воздействию низких и высоких температур, промывочных жидкостей, повышающую износостойкость, гидрофобность и понижающую адгезию поверхности.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, будет состоять в организации промышленного производства состава, обеспечивающего увеличение ресурса работы, повышение производительности и эксплуатационных характеристик машин и механизмов, обрабатывающего инструмента и технологической оснастки.

Сущность изобретения заключается в том, что состав представляет собой 0,01-7% -ный раствор смеси перфторполиэфирокарбоновых кислот в циклическом предельном углеводороде, при этом смесь состоит из 30% перфторполиэфирокарбоновых кислот с мол. мас. 1500-3550 и 70% 3550-8300.

Как было установлено опытным путем, смесь перфторполиэфиркарбоновых кислот неограниченно растворяется в циклических предельных галогенированных углеводородах и, в то же время, не растворяется в традиционных органических растворителях (например спиртах, ацетоне, бензине и т.д.). При нанесении предлагаемой композиции на твердую поверхность в процессе ее высыхания образуется устойчивая мономолекулярная пленка, видимая с помощью электронного микроскопа. Ее толщина составляет 40-60 ангстрем.

Соотношение ингредиентов в композиции зависит от материала обрабатываемой поверхности.

При пористых структурах пластик, резина, керамика количество смеси перфторполиэфиркарбоновых кислот должно составлять от 2 до 7 мас. а при обработке металлов, стекла и т.д. от 0,01 до 2 мас.

Влияние молекулярного веса смеси кислот обнаруживается при определении стойкости покрытия к промывкам и диапазона рабочих температур. Только определенное соотношение кислот с мол. мас.1500-3550 и мол. мас. 3550-8330 (30% и 70% соответственно) позволяет получить на поверхности твердого тела плотно упакованный мономолекулярный слой перфторполиэфирокарбоновых кислот с жесткой структурой, сохраняющий свою работоспособность в широком диапазоне температур и устойчивый к промывкам.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, приведены в примерах конкретного выполнения, представленных в табл.1-4.

Испытаниям на промывку подвергались пластинки, выполненные из стали X18H10T, которые были обработаны растворами перфторполиэфирокарбоновых кислот (ПФПЭКК) с различными молекулярными весами (м.в.) в перфтордиметилциклогексане.

Контроль наличия покрытия на поверхности проводился по изменению краевого угла смачивания капли масла.

Данные испытаний приведены в табл.1.

Сравнительные ресурсные испытания для металлических поверхностей проводились на машине трения (СМТ-1), трущиеся узлы которой выполнены из стали X18H9T при линейной скорости движения V=0,15 м/с и нагрузке 25 кг/см².

Для получения сравнительных данных в относительных единицах за единицу принимался ресурс работы твердых трущихся поверхностей узлов указанной машины трения при их износе 0,3 мм.

Трущиеся узлы обрабатывались раствором смеси перфторполиэфирокарбоновых кислот (30% с мол. мас. 1500-3550, 70% с мол. мас. 3550-8300) в растворителе перфтордиметилциклогексане.

Сравнительные ресурсные испытания для пористых структур проводились на резиновых уплотнительных кольцах ГОСТ 9833-73 на гидроповоротном зажиме ОЭ 231/2. Критерием износа являлась разгерметизация соединения (появление течи).

В табл. 4 представлены данные, подтверждающие влияние состава на гидрофобность. Фильтрованную бумагу обрабатывали предлагаемым составом с различным содержанием перфторполиэфирокарбоновых кислот в перфтордиметилциклогексане с последующей сушкой и далее фиксировали время ее намокания в воде.

Формула изобретения

Состав для обработки твердой поверхности, включающий галогенированный углеводородной растворитель и органическую кислоту, отличающийся тем, что в качестве галогенированного углеводородного растворителя содержит циклический предельный перфторуглеводород и в качестве органической кислоты содержит смесь перфторполиэфирокарбоновых кислот, состоящую из 30% кислот с мол. м. 1500 3550 и 70% кислот с мол. м. 3550 8300 при следующем соотношении компонентов, мас.

Смесь перфторполиэфирокарбоновых кислот 0,01 7,00 Циклический предельный перфторуглеводород До 100е

РИСУНКИ

Рисунок 1