Модифіковане епоксикомпозитне покриття

Корисна модель відноситься до області отримання композитних покриттів для захисту деталей машин та механізмів технологічного устаткування в машинобудуванні, радіотехнічній, хімічній і харчовій промисловості від корозії. Відома полімерна композиція [пат. Японії №63183914, 29.07.88 "Епоксидна композиція для силових електричних пристроїв"] містить (мас.ч.): епоксидна смола на основі дифенілпропану - 30, фенольноноволачна смола - 4, прискорювач тверднення на основі імідазолу - 2 та наповнювач – АІ2О3 - 60. Недоліком композиції є невисокі тиксотропні властивості наповненої системи, що зумовлює погіршення фізико-механічних властивостей захисних покриттів. Найбільш близькою за технічною суттю до покриття, яке заявляється, є полімеркомпозитнене покриття [а.с. SU №1434762 А1, ДСК "Полімеркомпозитне покриття"], що містить адгезійний і поверхневий шари, виконані з композиції, яка містить епоксидну діанову смолу, отверджувач та дисперсний наповнювач. Недоліком відомого покриття є низька адгезійна міцність і теплостійкість. Вказані недоліки зумовлюють локальне відшарування відомої композиції від основи, а також суттєво звужують діапазон температур експлуатації деталей і механізмів технологічного устаткування у різних галузях промисловості. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення адгезійної міцності і теплостійкості захисних покриттів шляхом виконання модифікованого постійним магнітним полем епоксикомпозитного покриття, що містить адгезійний і поверхневий шари, виконані з композиції, яка містить епоксидну діанову смолу, отверджувач та дисперсний наповнювач, причому оброблена у постійному магнітному полі композиція адгезійного шару як неорганічний наповнювач містить оксид хрому, а оброблена у постійному магнітному полі композиція поверхневого шару як неорганічний наповнювач містить дисперсні частки фериту та оксиду міді, з наступним співвідношенням інгредієнтів у шарах, мас.ч.: Адгезійний шар: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 8-12 дисперсний наповнювач: оксид хрому, 10-20 мкм 35-45 Поверхневий шар: епоксидна діанова смола 100 отверджувач 8-12 дисперсний наповнювач: ферит, 63 мкм 80-100 оксид міді, 40 мкм 30-40 Як зв'язувач для захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу марки ЕД-20 [ГОСТ 10687-76], яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та адгезійною міцністю до чорних металів і сплавів. Для зшивання епоксидного зв'язувача використовували отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) [ТУ 6-02-594-73]. Вміст отверджувача у зв'язувачі визначали на основі оптимального поєднання високих фізико-механічних, теплофізичних властивостей з технологічністю виготовлення покриття. Оксид хрому, як достатньо доступний та стр уктурноактивний дисперсний наповнювач, вводили для збільшення адгезійної взаємодії на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа". Введення у адгезійний шар наповнювача оксиду хрому до 35мас.ч. на 100 ас.ч. смоли ЕД-20 призводить до зменшення об'єму полімеру у стані поверхневих шарів, при цьому адгезійна міцність покриття знижується. Введення оксиду хрому понад 45мас.ч. на 100мас.ч. смоли ЕД-20 зумовлює підвищення внутрішніх напружень у покритті внаслідок значної кількості дефектів поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача. В такому випадку при експлуатації покриття швидко руйнується. Введення у поверхневий шар, як основного дисперсного наповнювача фериту та додаткового оксиду міді при оптимальному вмісті забезпечує формування стійкого до седиментації шару покриття з високими значеннями теплостійкості. Збільшення вмісту фериту і оксиду міді зумовлює виникнення напруженого стану та дефектів у поверхневих шарах, що призводить до підвищення внутрішніх напружень у покритті і, відповідно, до зменшення теплостійкості і погіршення фізико-механічних властивостей матеріалу. Обробка епоксидних композицій з дисперсним наповнювачем у постійному магнітному полі (до введення отверджувача) забезпечує утворення фізичних зв'язків між макромолекулами епоксидної смоли і активними центрами на поверхні часток наповнювача. Крім того, у процесі обробки композицій диполі макромолекул смоли розміщуються у поверхневих шарах навколо часток наповнювача у напрямку напруженості магнітного поля. В результаті у полімері навколо наповнювача формуються поверхневі шари з високим вмістом гель-фракції, що суттєво поліпшує адгезійні і теплофізичні властивості захисного покриття. Нанесення на стальну основу (Ст. 3) методом пневматичного розпилення адгезійного шару з товщиною 0.10.3мм, який містить 35-45мас.ч. оксиду хрому дозволяє суттєво підвищи ти адгезійну міцність розробленого покриття. Полімеризація адгезійного шару при температурі Т=313-333К протягом 20-30 хвилин забезпечує високий ступінь зшивання епоксидної смоли на межі поділу фаз "захисне покриття - металева основа". Виконання адгезійного шару з товщиною, яка менша 0.1мм і більша 0.3мм, знижує величину адгезійної міцності захисного покриття. Крім того, полімеризація шару при температурі, яка вища оптимальних режимів та з тривалістю, більшою 30 хвилин, зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує захисні властивості покриття. Полімеризація шару при температурно-часових режимах, які нижчі від оптимальних значень, погіршує технологічні умови формування захисних покриттів. Поверхневий шар з товщиною 1.0-1.5мм наносять на адгезійний шар після його попередньої полімеризації методом пневматичного розпилення. При подальшому твердненні це зумовлює добру взаємодію між шарами покриття, що значно поліпшує його теплофізичні властивості. Введення в епоксидну матрицю як основного наповнювача фериту та додаткового оксиду міді і формування поверхневого шару при оптимальній товщині забезпечує значне поліпшення теплофізичних властивостей розробленого покриття порівняно з прототипом. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт та спосіб його формування має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю ознак. В таблиці 1 наведено приклади конкретного виконання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Таблиця 1 Моди фік ов ане постійним ма гнітн им полем епоксико мпози тне покри ття № 1 1 2 Компон енти 2 Адге зійний шар Епоксидна ді анов а смола Компо зиція згідно з в инаходом Контрольні прик лади прототип І 3 II 4 III 5 І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 VIII 13 IX 14 X 15 I 16 II 17 III 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 8 10 12 6 6 10 10 8 12 12 8 14 15 10 12 15 35 40 45 15 25 35 45 40 40 35 45 50 60 80 120 160 3 4 Отв ерджув ач поліети ленп оліа мін (ПЕПА) Напов нюв ач Оксид хрому , 10-20 мкм Склобій, 60 мкм 5 Аеросил 2 3 4 6 Обробк а композиці ї у постійному магнітно му полі + + + + + + + + + + + + + 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 30 100 40 100 50 8 10 12 6 6 10 10 8 12 12 8 14 15 10.0 10.0 10.0 80 30 90 35 100 40 60 10 70 20 80 40 100 30 90 30 90 40 80 35 100 35 110 50 120 60 12 Ту гоплав ка комплексна сполу ка 13 Черв оний шла м, 10-20 мкм 100 140 180 40 50 60 14 Обробк а композиці ї у постійному магнітно му полі + + + + + + + + + + + + + 57 382 59 383 59 382 59 381 57 377 59 380 54 377 52 370 38 344 36 346 32 341 7 8 9 Пов ерхнев ий шар Епоксидна ді анов а смола Нов олачна фе нольна смо ла Отв ерджув ач поліети ленп оліа мін (ПЕПА) напов нюв ач 10 Ферит, 63 мкм 11 Оксид міді, 40 мкм 1 2 Адге зій на міцність, МПа Теплостійкість, К Ха ракте ристики покр иття 45 54 57 58 59 371 373 380 383 378 Примітка: + обро бка комп озиці ї у постійному магнітно му полі; - обробку композиці ї у постійному магнітному полі не пров одили. Дослідження адгезійної міцності проводили згідно ГОСТ 14760-69 шляхом вимірювання опору відриву клейових з'єднань стальних зразків на розривній машині Р-5 при швидкості навантаження 10Н/с. Теплостійкість (за Мартенсом) епоксидних композитних матеріалів визначали згідно ГОСТ 21341-75.