Зносостійка полімерна композиція

УКРАЇНА (19) U A ел 00 О 15872 ля активированную базальтовую чешую при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Ненасыщенная полиэфирмалеинатная смола 100 5 Продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианатом 2,35-23,5 Полиизоцианат 7,65-76,5 Инициатор полимеризации 0,1-8,0 Ю Блоксополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена 0,1-3,0 Фторированный спирт 0,5-10,0 Активированная базальтовая чешуя 5-350 15 Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав композиции отличается от известного введением новых компонентов, а именно активированной базальтовой че- 20 шуи. Некоторые введенные в заявляемое решение вещества известны, например, ненасыщенная полиэфирмалеинатная смола, фторированный спирт и др. Однако их при- 25 менение в этих композициях в сочетании с другими компонентами не обеспечивает композициям такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно, значительное увеличение прочных свя- 30 зей между полимерной матрицей и активированными базальтовыми чешуйками. Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что известно 35 использование в качестве наполнителей базальтовой муки, базальтового рубленного волокна, чешуйчатых наполнителей - железа, цинка, талька, графита. Но ни один из перечисленных наполнителей в сочетании с 40 выбранными ингредиентами композиции не обеспечит повышение износостойкости и водостойкости в заявляемой области. Активированные базальтовые чешуйки имеют структуру корунда с гексагональной плот- 45 ной упаковкой, в которой атомы железа занимают октаэдрические пустоты. Такой характер упаковки подтверждается исследованиями электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В неактивированной ба- 50 зальтовой чешуе сигнал ЭПР отсутствует, а в активированной - сигнал ЭПР возрастает в 10-12 раз, что свидетельствует об образовании ромбоэдрической фазы с гексагональной упаковкой. Благодаря 55 гексагональной упаковке (структура корунда) и ориентации атомов железа, новый наполнитель - активированная базальтовая чешуя - обладает высокой прочностью и высокой абразивной стойкостью, что сущест венно повышает износостойкость полимерного покрытия. А также базальтовая чешуя обеспечивает образование прочных химических связей полимерной матрицы с поверхностью чешуи, что и повышает прочность граничного слоя и, как следствие, повышает водостойкость. Кроме того, наличие ионов трехвалентного железа в кристаллической решетке чешуи способствует притяжению и частичному проникновению электронов из граничного слоя металлической подложки в полимерную композицию, образуя двойной электрический слой, в результате чего существенно повышается адгезия композиции к металлу, повышая тем самым водостойкость по границе металл-покрытие. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены девять смесей ингредиентов, три из которых показали оптимальные результаты (см. табл.). В качестве наполнителя полимерной композиции использовали активированную базальтовую чешую, которую получали путем термообработки базальтовой чешуи (ГУ 1 30-15-001-90). Термообработку чешуи производят в муфельной печи при температуре 680-900°С в течение 10-20 минут. Полученная таким образом активированная базальтовая чешуя характеризуется следующими показателями: плотностью 2,2-3 г/см 3 , толщиной 3 мкм и размером Ю0-2000 мкм, термостойкостью до 900°С, наличием кристаллической фазы. Таким образом, в результате термообработки в базальтовой чешуе происходит переход фазовый Гео в ГегОз и переход ГеО в ГегОз, который имеет гексагональную плотную упаковку (структуру корунда), чем и обеспечивается существенное повышение износостойкости и водостойкости композиции. Для приготовления полимерной износостойкой композиции были использованы следующие компоненты: полиэфирмалеинатная смола марки ПН-609-21 и ПН-1, ТУ 6-05-1306-74; полиизоцианат марки Д, ТУ 113-03-29-6-84, может использоваться полиизоцианат марок Б и Е; перекись мети л этилкетона, ТУ 6-01-465-70; нафтенат кобальта МР, ТУ 6-05-1075-67; фторированный спирт, ТУ 301-14-1-89; блоксополимер полиорганосилоксана и полиоксиалкилена (КЭП-1), ТУ 6-02-813-73. Образцы композиции были приготовлены в соответствии с приведенным ниже примером. Пример 1 приготовления износостойкой полимерной композиции. Полиэфирмалеинатную смолу в количестве 100 мас.ч. смешивают с 16,0 мас.ч. АТЖ, перемешивают, затем вводят навеску 45 мас.ч. полиизоцианата, перемешивают, вво 15872 дят 1,0 мас.ч. КЭП-1, перемешивают, вводят 0,5 мас.ч. фторированного спирта, 40 мас.ч. активированных базальтовых чешуек, перемешивают, вводят 0,1 мас.ч. инициатора полимеризации. 5 После тщательного перемешивания композицию наносят с помощью шпателя или кисти на поверхность металлических пластин, которые предварительно пескоструят и обезжиривают. Отверждение компо- 10 зиции происходит при комнатной температуре за 3-4 часа, полное за 10 дней. Аналогичным образом были приготовлены остальные образцы. Износостойкость определяли на стенде 15 гидроабразивных испытаний, который представляет собой гидравлический замкнутый контур, состоящий из насоса марки ГРАТ 85/40, сборной емкости и запорно-регулирующей арматуры. Окислительная сре- 20 да имитировалась слабым раствором серной кислоты (РН = 4,5). В качестве абразивной среды выбран был кварцевый песок. Скорость потока абразивной окислительной п/п 1 (по прототипу) 2 {по про» тоти-пу) ЗК 4 5К 6 7К 8 9 10 11 12 Ненасыщенная полиэфирмалеинатная смола ПН-1 ПН-60921М среды составила 2 м/с. Время испытаний 500 часов. Водопоглощение определяют по изменению массы образца, находящегося в воде в течение 20 суток. Результаты испытаний приведены в таблице. Из приведенных результатов следует, что композиция предлагаемого состава обладает значительно более высокой (в 2,5 раза) по сравнению с прототипом износостойкостью, а водопоглощение ее ниже в 3,5 раза. Таким образом, использование предлагаемой износостойкой полимерной композиции в качестве защитных покрытий позволит: - повысить производительность процесса нанесения покрытий, т.к. заявляемая композиция позволяет получать однослойное покрытие без предварительной грунтовки; - повысить качество защитного слоя и срок службы оборудования. Состав композиции мас ч Продукт АТЖ* Полиизоцианат КЭП-1** Свойства Фториро- Инициа- Аэросил Активиро- Водопогванный тор помодифиванные лощение спирт лимериза- цирован- базальто- через 20 ции суток. ный вые чешуйки НгО на 1 г 103 Износостойкость. мг/сЮ3 100 2.35 50.0 2.0 10,0 1.6 10 32.2 19.2 100 100 100 100 100 — 100 100 100 100 100 100 23.5 10 5 16,0 2.35 18.8 11.0 160 23 5 13.0 14,0 148 75 0 35.5 45.0 50.0 7.65 50.0 76.5 76,0 75.0 75.0 75.0 3.0 1.5 1,0 2.0 2,5 0.1 1.0 3.0 1.5 1,5 1.5 1.0 5.0 0,5 6,0 2,0 0,1 1.6 2.0 4,0 6.0 6,0 8,0 6.0 4.0 5 5 50 80 100 350 150 200 240 280 300 29.4 12.2 92 88 8.7 8,4 9,1 9.2 8.8 8,7 8.7 18.7 112 10,5 8,2 7,9 9,2 7,9 7.5 7.2 7.8 10.0 2.0 5.0 5.0 1.0 1.0 1,0 1.0 ' П р и м е ч а н и е : * ) Продукт АТЖ - продукт взаимодействия аллилового спирта с толуилендиизоцианагом **) КЭП-1 - блоксополимер лолиорганосилоксана и полиоксмалкилена. Упорядник Замовлення 4205 Техред М.Моргентал Коректор Л .Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 8,9