Композиция для полимерных покрытий

 

Ъ

О П И С А Н И Е < >876198 изовеитиния

Союз CDBBTcKHx

Соцманистнчесних рес убл

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22)Заявлено 16.08.79 (21) .28!2088/23-05 (5l)N. Кл.

В 059 !/04 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

3Ъоударотеенннй комитет

СССР ав делам вэобоетенкй

N 0TXPblTNl

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень Юе 40 (53) УДК 678.026. . 3(088. 8) Дата опубликования описания 01. l l.81 (72) Авторы изобретения!

---, I

° $

Щ я« (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛИИКРНЫХ

ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к нанесению полимерных покрытий на металлы, в частности к композиции для .нанесения полимерньм покрытий на катод путем электролиза водных растворов, содержащих виниловые мономеры, и может бьтеь использовано при производстве изоляционных, защитных и специальных покры.тий.

Известна композиция для полимерных ! о покрытий металла, включающая виниловый мономер, фоновую соль, органичес-. кий растворитель и добавки спиртов, хиноиов, меркаптана, тиофенола, уменьшающие образование полимера в растворе (!).

Однако эти добавки в отдельных случаях тормозят скорость образования покрытия на поверхности изделия,, ухудшают качество пленок вследствие снижения молекулярного веса полимера. Кроме того, способ требует .применения

- огнеопасных органических растворителей, высокотоксичных веществ (меркап2 тан, тиофенол) и дегазацнн раствора, что усложняет его практическое исполь" зованне. . Известна также композиция для способа электролитического нанесения полимерных покрытий на металлы из растворов акриловых мономеров, где в качестве растворителя используют воду t2).

Однако эта композиция применяет дорогостоящие сложные производные акриламида, требует дополнительного обескислорожнвания раствора дегезацией, введения электропроводящих добавок.

Известна композиция для полимерных покрытий на металле, включающая акриловую кислоту 80 г/л, акрнламид 4 г/л, формальдегид 200 мл/г (40X-ный раствор), персульфат аммония 0,4 г/л (электролит l) . Процесс оптимален при плотности тока 10 А/см . В результате после 120-,180 мин индук!тионного периода на поверхности металла осажда87619 ется равномерная прозрачная пленка полимера со скоростью 0,0084 мг/см м мин. Использование асимметричного переменного тока позволяет снизить индукционный период до 90-130 мин, а добавление в раствор солевого фона— до 60-90 мин и увеличить скорость образования полимерного покрытия до

0,0168 мг/см мин и 0,0336 мг/см ° мин соответственно, т.е. в 2 и 4 раза 3.1, Недостатком известной композиции является длительное время электролиза за счет большого индукционного периода полимеризации. Кроме того, необходима обязательная предварительная очистка мономеров от ингибиторов, вводимых для стабилизации прн хранении, в том числе от гидрохинона.

Цель изобретения - ускорение образования полимерного покрытия и упрощения ее технологии.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для полимерных покрытий, включающая акриловую кислоту, акриламид, формальдегид, персульфат аммония или щелочного металла и воду, дополнительно содержит гидрохинон при следующем соотношении компонентов, г/л:

Акриловая кислота 10-600

Акриламид 2-200

Персульфат О, 1-10

Гидрохинон 0,001-50

Формальдегид (40Z-й водный раствор) 20-200

Вода Остальное

Вопреки общеизвестному факту, что добавка гищюхинона ингибирует радикальную полимеризацию, обнаружено, что использование его в сочетании с

40 персульфа,том в указанных выше соотношениях позволяет резко ускорить процесс осаждения полимерной пленки на поверхности катода при электрохимическом иницировании полнмеризации акри45 ловых мономеров в водных растворах.

Если мономерный раствор содержит только гидрохинон без персулъфата, то .осаждения полимерной пленки не происходит.

Пример 1. В двухкамерную стеклянную ячейку, разделенную фильтром Шотта, заливают в каждую камеру по 25 мл электролита 1 (акриловой кислоты 80 г/л, акриламида 4 г/л, фор-,. мальдегида 200 мл/л - 407-й раствор, 55 персульфата аммония 0,4 г/л) и добавляют в катодную камеру 0,8 г/л гидрохинона. В качестве катода используют

8 4 пластину из нержавеющей стали площадью 9,45 см, анодом служит платина.

Пропускают ток плотностью 10 +A/cM

Процесс ведут при комнатной температуре.

Через 10 мин (ape индукции) на поверхности. катода начинается осаждение полимерной пленки. После этого покрытие наносят в течение 40 мин.

Ток отключают. Катод вынимают из ячейки, промывают водой, сушат при комнатной температуре, взвешивают. Вес полимерного покрытия 16,9 мг. Скорость осаждения 0,0447 мг/см мин. По

2 сравнению с известным индукционный период сокращается в 18 раз, а скорость нарастания покрытия воэрастает в 5,3 раза.

Покрытие однородное, прозрачное, равномерное по толщине на всей поверхности катода, Электросопротивление пленки 10 Ом/см, твердость по о

Бринеллю 70 кгс/мм, плотность

1,б г/см . Покрытие обладает высокой адгезией. Процесс протекает аналогично, если в целях экономии мономеров анодную камеру ячейки заполнять раствором минеральной кислоты (серной, соляной, азотной).

Пример 2. Осаждение полимерного покрытия на катод проводят ана- логично примеру I, добавив в катодную камеру 0,04 г/л гидрохинона. Анодную камеру заполняют О,1 н. H SO . Вес покрытия после 40 мин осаждения 87,8 мг.

Скорость нанесения пленки 0,233 мг/

/см .мин. По сравнению с известным скорость возрастает в 27,7 раэ. Ка.чество покрытия аналогично примеру 1.

Пример 3. Нанесение полимерного покрытия осуществляют на стальной катод аналогично примеру 1 при - 4 плотности тока 10 А/см . Осаждение полимерной пленки начинается через

5 мин после включения тока.

Индукционный период сокращается в

36 раз. Адгезия и качество покрытия аналогично примеру 1.

Пример 4. Осажденне покрытия осуществляют на катоде Pb при плотности тока IO А/см из электролита 1 с добавкой 0,4 г/л гидрохинона и без него. Индукционный период был соответственно 35 мин и 75 мин. Добавление. гидрохинона сокращает время начала образования покрытия более, чем в 2 раза. Качество покрытия аналогично примеру 1.

876198 6

Пример 5. По примеру 4 полимерное покрытие наносят на катод А1.

Индукционный период продолжается в присутствии гидрохинона 15 мин, и без него )80 мин. Добавка гидрохинона

5 сокращает время индукции в 12 раз.

Качество покрытия аналогично примеру 1 °

Пример 6. Полимерное покрытие.наносят на стальной катод приплотности тока 10 А/см из электролита 1, в котором вместо персульфа- та аммония содержится персульфат калия 0,48 г/л в присутствии 0,4 г/л гидрохинона и без него. Индукционный период составляет соответственно

35 мин и 180 мин. В присутствии гид:: . рохинона время начала образования пленки сокращается в 5 раз.

Пример 7. Осаждение покрытия 20 осуществляют по примеру 6 при плотности тока 10 А/см . В присутствии гидрохинона индукционный период равен

10 мин, а без него — 60 мин (сокращается в 6 раз). 25

Пример 8. Нанесение полимерного покрытия осуществляют на стальной катод из электролита, содержащего акриловой кислоты 600 г/л, акриламида

200 г/л, формальдегида 200 мл/л (40Х- 3Q ный раствор), персульфата аммония

10 г/л. Электролиз проводят в двухкамерном электролизере. Анодную камеру заполняют раствором 0,1 í. H@$0g., В качестве анода используют платину.

Плотность тока 10 4А/см . Площадь ка . тода 9 45 см 2; Процесс ведут при комнатной температуре ° Индукционньй период начала образования полимерного

: покрытия равен 2 ч 50 мин. Скорость осаждения пленки на катоде 0,1185 мг/

/см мин. Полимерное покрытие бесцветное, прозрачное с высокой адгезией и твердостью.

Пример 9. Полимерную пленку наносят на стальной катод по примеру 8, добавив в катодную камеру

0,1 г/л гидрохинона. Индукционный период начала образования полимерной пленки равен 1 ч 10 мин, что в 2,4 ра50 зя меньше, чем в примере 8. Скорость нанесения покрытия 0,978 мг/см .мин, % что соответственно, в 8,3 раза выше, чем в примере 8.

Пример 10. Нанесение поли55 мерного покрытия на стальной катод осуществляют в условиях примера 8, добавив в катодную камеру 50 r/ë гидрох нона. Скорость осаждения пленки

0,15 мг/см " мин, длительность индукционного периода 2 ч, качество покрытия, как в примере 8.

Пример 11. Электролиз мономерного раствора, содержащего акриловлй кислоты 10 г/л, акриламйда 2 г/л, формальдегида 20 мл/л (407-ный раствор), нерсульфата аммония 0,3 г/л проводят в двухкамерном стеклянном электролизере иа стальном катоде площадью 9,45 см при плотности тока

10 4А/см2. Анодную камеру заполняют

0,1 и. HgSO . В качестве анода ис пользуют платину. Процесс ведут при комнатной температуре. Осаждение полимерной пленки на поверхности катода не происходит в течение 30 ч.

Пример 12. Нанесение полимерного покрытия на стальной катод осуществляют в условиях примера 11, добавив в катодную камеру 0,001 г/л гидрохинона. Индукционный период равен 10 ч. Скорость нанесения покрытия

0,00029 мг/см мин. Добавка гидрохинона в католит вызывает образование полимерной пленки на поверхности катода в отличие от примера 11

Пример 13. Электролиз мономерного раствора осуществляют в условиях примера 11, добавив в катодную камеру 0,5 г/л гидрохинона. Индукционный период начала осаждения полимера на катоде равен 15 ч, скорость нанесения покрытия 0,0002 мг/

/см мин. Качество покрытия как в примере 12.

Из примеров 7-13 следует, что введение в электролизный мономерный раствор гидрохинона в приведенных количествах интенсифицирует..процесс осаждения полимерного покрытия на поверхности металлического катода. При отсутствии гидрохинона процесс либо совсем не идет (пример 11), либо гротекает с меньшей скоростью и большим индукционным периодом (пример 8) .

Формула изобретения

Композиция для полимерных покрытий на металле, включающая акриловую кислоту, акриламид, формалъдегид, персульфат аммония или щелочного металла и воду, отличающаяся тем, что,. с целью ускорения образования полимерного покрытия и упрощения ее технологии, композиция допо3тнительно содержит гидрохинон при следующем со7 876193 отношении исходных компонентов, i 1tÞ

Акриловая кислота 10-600

Акриламид 2-200

Персульфат . 0,1-10

ТЪюдрохинон 0,001-50

Формальдегид (40 -ный водный раствор) . 20-200

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 49-23808, кл. 24 Н 4, опублик. 18.06.74.

2. Патент США Я 3434946, кл. 204-72, опублик. 25.03.69.

3. Колзунова Л.Г., Коварский Н.Я.

Электрохимически иницированная поли- меризация акрнловых мономеров в .водных растворах. — "Электрохимия", 1978, т. 14, вып. 6, с. 861-864 (прото тип) .

Составитель P. Вакар

Редактор Н Кешеля Техвееп:C° . Мигунова ; Корректор Н. Швыдкая

Заказ 9434/7 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва -35 Раушская наб. д. 4/5 д т

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4