Композиційний порошковий матеріал

Композиційний порошковий матеріал на основі полімерного матеріалу з наповнювачами - окис 43168 ментів, тому що є дрібнопористими і містять матеріали з низькими діелектричними характеристиками. Відомі порошкові полімерні композиції на основі термопласту, поверхня якого додатково оброблена багатоосновними неорганічними кислотами або ангідридами органічних кислот – Н3РO4, BaSO4, термостабілізатори, тощо (Bittorf H., Braun D., Braun E. etc Thermoplastpulver für Tauchund Sprizbeschichtungen. Пат. 200087, НДР, Заявл. 30.07.1981, № 2322027, опубл. 16.03.1983., МПК С09D7/12, С09D5/42; Йосімура Тацудзіро, Томінага Сігетаке, Сімадзакі Сюхей. Заявка 58-27757, Японія. Заявл. 12.08.1981, № 56-127209, опубл. 18.02.1983, МПК С09D3/78, С08L27/12). У цих покриттів незадовільні електроізоляційні властивості та водостійкість. Ці покриття не призначені для електроізоляції високовольтних конструктивних елементів у водному середовищі, а їх отримання - технологічно складний процес. Відомі полімерні порошкові матеріали та композиції на основі термопластів для захисту від корозії, які наносять на поверхню шляхом напилення в електростатичному полі з наступним оплавленням при високих температурах (Danz К -С., Bittorf Н., Haendler W. Plastpulver fűr Plastpulverbeschichtungen. Пат. 2005273. НДР. Заявл. 13.08.1981, № 2325737, опубл. 11.05.1983. МПК С09D5/42; Яковлев А.Д,. Шибалович B.C., Пясецкая Л.В., Смирнова Т.М. и др. Порошковая композиция для покрытий. А.с. 986912, СРСР. Заявл. 19.07.1978 № 2645884, опубл. в Бюл., 1983, № 1. МПК С09D3/58, C08L63/02). Дані.покриття не є одночасно водостійкими і електроізоляційними. Характеристики та властивості різних порошкових композицій, які призначені для захисного покриття основи виробу наведені у табл. 1. Найбільш близьким за технічною суттю - прототипом - є порошкова полімерна композиція (Йокотіта Такесі, Ендо Юкіо, Усукі Рюкіті. Заявка 58-32665. Японія. Заявл. 22.08.1981, № 56-130853, опубл. 25.02.1983. МПК С09D5/00, С09D1/00). Композиція містить термопласт на основі поліксилоксану, епоксидної смоли, склофріти з неорганічними наповнювачами - АІ2O 3, MgO, тальк, каолін тощо. Суміш змішують при температурі вищій ніж 150°С, охолоджують і подрібнюють до частинок з розміром 100 мкм. Вихідну порошкоподібну полімерну композицію застосовують для отримання термостійких покрить методом напилення порошку в електростатичному полі. Порошкова полімерна композиція має високі термостійкі характеристики та запобігає попаданню вологи та пилюки на виріб, але покриття з даного матеріалу не придатне для довготривалого захисту від високих напруг, оскільки воно не витримує мінімальних пробивних напруг на рівні Uпроб мін³10 кВ. В основу винаходу поставлено задачу створити композиційний порошковий матеріал на основі термопластів шляхом додавання окислів металів, що дозволило б отримати ізоляційні водостійкі покриття, здатні тривалий час (більше 10000 год.) витримувати мінімальні пробивні напруги Uпроб мін³10 кВ. Поставлена задача вирішується так, що композиційний порошковий матеріал на основі полімерного матеріалу з наповнювачами - окислами металів АІ2 O3, ТiO 2, MgO, додатково містить інгібітор корозії – дициклогексиламіну бензоат ДЦГАБ або нітрит дициклогексиламіну НДА, а як полімерний матеріал виступає фторопластовий порошок ФП-30П або Ф-3М, при наступних співвідношеннях компонентів, ваг%: ФП-30П або Ф-3М - 70-90; АІ 2O 3 - 6-20; ТiO2 - 2-12; MgO - 1-2; інгібітор корозії - 0,5-1,5. Авторами вперше запропоновано використати при створенні композиційної полімерної порошкової маси, яка призначена для отримання покриття в електростатичному полі, як наповнювачі окисли металів, що підсилюють електроізоляційні властивості полімерної матриці, так і порошкоподібний інгібітор корозії для запобігання внутрішньої корозії металу та послаблення окислення захисного покриття і, відповідно, підвищення часової стабільності характеристик. У даній полімерній порошковій композиції на основі фторопластових порошків, призначеній для нанесення на металеву поверхню, використовується матеріал (до 30% ваг.) з хорошими електроізоляційними властивостями та інгібітори корозії. Відмінною рисою використаних інгібіторів є наявність у складі функціональних гр уп, що захищають чорні і кольорові метали, висока окислювальна здатність і наявність органічних катіонів, які легко адсорбуються на поверхні різних металів. Співвідношення компонентів визначені експериментально (табл. 2). Використання запропонованого складу композиційного порошкового матеріалу дозволило отримати покриття з пробивною напругою Uпробивна ³10 кВ, що забезпечує добру електроізоляцію при часі роботи понад 10000 годин, що дало змогу підтвердити передбачуваний технічний результат. Отримання порошкового матеріалу можна проілюструвати такими прикладами: Приклад І Для отримання полімерної порошкової композиції компоненти фракціонують, використовуючи сита з різними розмірами отворів (від 50 до 200 мкм). Після чого зважують на аналітичній вазі у необхідних співвідношеннях: 1. Фторопласт ФП-30П - 84 ваг.% 2. Аl2 О3 (ЧДА) - 8 ваг.% 3. ТіO2 (ЧДА) - 6 ваг.% 4. MgO - 1 ваг.% 5. Інгібітор НДА - 1 ваг.%. Порошкові матеріали зсипають у лопатковий змішувач і перемішують протягом 15 хвилин, після чого перепускають через сепаратор типу МРС (фірми Baker Perkins, Великобританія) для запобігання злипання композиції та відділення випадкових включень. Отриманий композиційний порошковий матеріал наносять на металеву поверхню одним з відомих способів (камерним або безкамерним). В даному випадку полімерна композиція наносилась в електростатичному полі на заводській установці моделі 2426.3 або моделі 2397.3 (підприємства ЕКТІавтопром, Україна) чи моделі ESB (фірми Rexson Systems Limited, Великобританія). Після нанесення порошкова маса оплавлялась в 2 43168 камері типу CRH ESB (фірми Rexson Systems Limited, Великобританія) чи в камері з нагрівом інфрачервоним випромінюванням (фірми DeVILBISS, США) при 473-593 К протягом 25-30 хв. Приклад II підтверджує отримання композиції, коли за основу беруть фторопласт Ф-3М та інші компоненти у кількості: 1. Фторопласт Ф-3М - 80 ваг.% 2. Аl2 О3 (ЧДА) - 16 ваг.% 3. Ті2O 3 (ЧДА) - 2 ваг.% 4. MgO - 1 ваг.% 5. Інгібітор ДЦГАБ - 1 ваг.% Процес отримання полімерної порошкової композиції та покриття на її основі згідно з прикл. І. Покриття з даної композиційної маси має коричневе забарвлення і нерівну поверхню. Покриття випробовували на пробивну напругу як у сухому повітрі, так і в агресивному середовищі на універсальному лабораторному стенді для моделювання процесів пробою. Максимальне значення напруг становило 12-15 кВ. При тривалому, більше 10000 годин, використанні покриття пробивна напруга становила 11-15 кВ. Для підтвердження досягнення технічного результату у табл. 2, 3 наведені характеристики покриття, виготовленого з композиційного порошкового матеріалу, що пропонується, у порівнянні з покриттям, яке виготовлене з матеріалу – прототипу. 3 Таблиця 1 Покриття-аналоги та їх характеристики Назва композиції або покриття Термопласт 1 Полімерна порошкова композиція 2 ПЕВ, ПЕН, ПА, ПП, ПВХ, ПЕТФ тощо Порошкові термопласти Етилен з вініловим спиртом (80-90 мол.%) ЕК-1909 ВК (грунтовка) з термостабілізатором ПТФЕ Корозійностійке покриття ПЕ+ПЕ з модифікатором Порошкова композиція для покрить 100 ч. Діанової епоксидної смоли Порошкова композиція для покрить ПЕ, ПП, ПА, ПЕФ, ПВХ Захісне покриття 30-60 ваг.% 50-відсоткового бутадієнстиролкарбоксильного латексу Інгібітори 5 Суміш ди-b-нафталp-фенілендіаміну з 2-меркаптобензоімідазолом Zn Інші додатки 6 Призначення або характеристики Відомості або посилання 7 Висока адгезія, атмосферна і часова стійкість Підвищення термостійкості, антикорозійних і адгезійних характеристик 8 Пат. 200525, НДР, МПК С09D5/42 Заявка Японії 58-27757, МПК С09D3/78, С08L27/12 Ненасичена карбонова кислота або її похідні Захисне антикорозійне Заявка Японії 57-128542, МПК В32В15/08 3,2-4,1 ароматичного бігуаніду 20-50 ваг.% пігменту CrO2, TiO 2 тощо 9 Пат. Н Висока корозійна стійкість, що зростає з товщиною покриття Декоративне 0,4-0,8 о-фосфорної к-ти, 0,7-2,5 інгібітор Для автоосадження 1-50% вінілацетату або іншого пігменту TiO2, BaSO 4, SiO2 Зауваження А.с. СРСР 986912, МПК С09D3/58, C08L63/02 Пат. НДР 2005273, МПК С09D5/42 А.с. СРСР 1004432, МПК С09D5/02, С09D3/74 Покриття 2-шарове, дана композиція наначена для пневморозпилення у ви гляді водної суспензії 43168 4 Фторполімерне покриття Компоненти Наповнювачі, Стабілізатори пігменти 3 4 0,005-4% Al2O 3, SiO2, сажа, пігменти, солі металів 0,1-5 ваг.% багатоосновної к-ти або ангідриду орг. к-ти типу фосфорної або дикарбонової Продовження табл. 1 Компоненти Назва композиції або покриття Термопласт 1 2 Порошкова композиція для покрить 100 ч. Композиція покрить на основі фторполімеру фторопласт Пластинчатий Fe2O3 (5-100% від маси ФП) Полімерна композиція 57,5-89,75% ПП 10-40% тальк, 0,05-1% Fe2O3, FeO 5 Порошкова композиція Порошкова композиція для офарбовування в електростатичному полі 100 ч. епоксидної смоли Стабілізатори Інгібітори 4 5 Інші додатки 6 0,1-1 0,1-1 0,1-1 Призначення або характеристики Відомості або посилання 7 8 Заявка Японії 58-142945, МПК С09D5/00, C09D3/733 Пат. США 4409354, США МПК С08К3/08, С08L27/18, НПК 524/431 А.с. СРСР 1063812, МПК С08L23/12, C08К3/22 Протикорозійне Водостійкі, термостійкі, з високою адгезією Декоративне, високо- і низькотемпературне захисне покриття Стабілізатор 0,2-15% Al2O 3, PbTiO3, ZrSiO 4, BaZrO3, MgSiO 3, тальк, каолін тощо Декоративне, термостійке Декоративне, термостійке Пат. Японії 57-37387, МПК В05D1/36 Антикорозійне Заявка Японії 58-32665, МПК С09D5/00, C09D1/00 9 Заявка Японії 58-36447, МПК В32В15/08, В05D5/00 0,2-15% Al2O 3, SiO2, ZrO2, MgO, тальк, каолін тощо Зауваження 20 ч. TiO2 , 40 ч. BaO, 3-30 ч. графітовий пил 5 ч. диціандіамід 43168 Порошкова композиція 5-50% поліксілоксан, 5-50% епоксидної смоли, 20-80% склофрита 5-50% поліксілоксан, 5-50% епоксидної смоли, 20-80% склофрита Наповнювачі, пігменти 3 Грунтовка для електрофоретичного покриття Таблиця 2 Вибір співвідношення компонентів композиції та характеристики електроізоляційного покриття (винаходу) Полімерна порошкова композиція № п/п 1 1 2 3 4 5 Компоненти, ваг.% Інгібітор Термопласт ФП-30П або Ф-3М Al2O 3 TiO2 MgO 2 100 94 90 85 80 3 6 10 15 20 4 5 НДА ДЦГАБ 6 7 Uпробивна, кВ покриття, виготовленого з відповідної композиції 8 1 1,5 2 3 4 Товщина покриття, мкм 9 120 120 120 120 120 75 25 3,2 120 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 84 78 83 82 82,5 81,5 80,5 72,5 71,5 80,5 100 94 90 85 80 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 6 10 15 20 6 12 6 6 6 6 6 6 6 6 1 2 1 1 1 1 1 1 0,5 1,5 2,5 0,5 1,5 2,5 2,5 2,6 2,52 2,5 2,5 2,4 2,35 2,5 2,35 2,3 2-3 4 5 7 9 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 320 320 320 320 320 10 Наступне збільшення вмісту Al2O 3 приводить до погіршення елетроізоляційних властивостей покриття Додаток інгібітора визначає часові захисні властивості покриття, хоча може незначно понижувати напруги пробою 43168 6 6 Зауваження Продовження табл. 2 Компоненти, ваг.% НДА ДЦГАБ 5 6 7 Uпробивна, кВ покриття, виготовленого з відповідної композиції 8 Al2O 3 TiO2 MgO 2 3 4 75 25 8 320 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 84 78 83 82 82,5 81,5 80,5 72,5 71,5 80,5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 6 12 6 6 6 6 6 6 6 6 1 2 1 1 1 1 1 1 0,5 1,5 2,5 0,5 1,5 2,5 9,5-10 11 10,5 10,2 10,2 10 9,65 10,5 10,1 10 320 320 320 320 320 320 320 320 320 320 Інгібітор Товщина покриття, мкм 9 Зауваження 10 Наступне збільшення вмісту Al2O 3 приводить до погіршення електроізоляційних властивостей покриття Додаток інгібітору визначає часові захисні властивості покриття, хоча може незначно понижувати напруги пробою Таблиця 3 Порівняльна характеристика запропонованої полімерної порошкової композиції та прототипу Назва полімерної порошкової композиції або покриття на її основі Порошкова композиція (прототип Порошкова композиція (винахід) Компоненти Термопласт 5-50% поліксілоксан, 5-50% епоксидної смоли, 20-80% склофрита Фторопласт 70-90 ваг.% Al2O 3 TiO2 SiO2 MgO Інгібітори Інші додатки Призначення Характеристики Відомості або посилання + тальк, каолін, глина, слюда Декоративне, термостійке Висока, адгезія, термостійкість Пат. Японії 57-37387, МПК В05D1/36 0,5-1,5 ваг.% + Захисне в агресивному середовищі, електроізоляційне Висока адгезія, високі значення пробивної напруги ZnO2 0,2-15 ваг.% + 6-20 ваг.% + 2-12 ваг.% + + + 1-2 ваг.% + 43168 Термопласт ФП-30П або Ф-3М 22 7 Полімерна порошкова композиція № п/п 1 43168 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 8