Архивная версия статьи, 2004 год (без графики и таблиц)

  Фторлоновые покрытия: основные свойства и способы модификации

В развитых странах удельный расход лакокрасочных материалов в 2–2,5 раза ниже, чем в России. Это достигается использованием более прогрессивного ассортимента ЛКМ, высокоэффективных методов нанесения и отверждения лакокрасочных материалов и способов подготовки поверхности под окраску. Помимо нерационального расходования ЛКМ, не меньшие потери несет наша экономика из-за недолговечности лакокрасочных покрытий. Анализ причин, снижающих срок службы лакокрасочных покрытий, позволил установить следующие закономерности. Если суммарные нарушения технологического процесса принять за 100%, то их структура распределяется следующим образом: – некачественная подготовка поверхности к окрашиванию — 45%; – применение материалов не по назначению — 24 %; – неправильный выбор метода нанесения — 19 %; – несоблюдение температурно-влажностных условий нанесения и формирования покрытий — 12%. Перечисленные нарушения приводят к существенному перерасходу лакокрасочных композиций, трудовых, материальных и энергетических ресурсов при нанесении и возобновлении покрытий и, в конечном счете, — к снижению экологической безопасности окружающей среды. Из-за нестабильности в экономике вряд ли следует ожидать в ближайшее время существенных изменений в ассортименте выпускаемых в нашей стране лакокрасочных материалов. В связи с этим большое практическое значение приобретает проблема создания научных основ модификации структуры и свойств полимерных покрытий. Фторлоны и их основные свойства К числу материалов, обладающих ценным комплексом свойств, относятся фторлоны. Они отличаются низкой поверхностной энергией и высокой химической стойкостью к разным агрессивным средам: органическим и неорганическим кислотам, щелочам, разбавленным и концентрированным растворам разных солей, пищевым биологически активным жидким и пастообразным средам, патогенной микрофлоре. Однако существенным недостатком этих материалов является низкая адгезионная прочность практически ко всем основаниям разного химического состава: к углеродистым и нержавеющим сталям, алюминию, титану, бетону, пластмассам и т. д. Способы повышения адгезионной прочности фторлоновых покрытий Проблема значительного повышения адгезионной прочности и увеличения срока службы фторлоновых покрытий может быть решена путем модификации их структурообразователями. Особенность модификаторов-структурообразователей состоит в том, что они обладают по сравнению с фторлоном более высокой поверхностной энергией и содержат в своем составе набор активных групп, способных химически взаимодействовать с поверхностью подложки. Наиболее эффективными в улучшении эксплуатационных свойств фторлоновых покрытий являются модификаторы с мезоморфной, плоско ориентированной структурой макромолекул регулярного строения. Модификаторы адсорбируются на границе с подложкой. Концентрация их понижается в последующих слоях покрытий. Кроме того, применением методов структурного анализа установлено, что они выполняют роль диспергаторов частиц фторлона и способствуют улучшению свойств слоев покрытий на границе с окружающей средой (например, стойкости к истиранию, действию знакопеременной нагрузки и др.). В настоящее время практически разработаны принципы создания послойнонеоднородной структуры в покрытиях из фторлоновых композиций разного вида: водных дисперсий, наносимых методом электроосаждения; растворов и порошковых систем, наносимых методом распыления в электростатическом поле. Основные свойства покрытий, полученных из водных дисперсий ЭФФП, модифицированных структурообразователем марки АМС, приведены в табл. 1. Из данных таблицы видно, что комплекс высоких эксплуатационных свойств наблюдается у покрытий, содержащих 1% модификатора-структурообразователя. В Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева группой под руководством проф. З. А. Кочновой для повышения адгезии покрытий из растворов фторлоновых сополимеров Ф-42Л и Ф-32Л были предложены полифункциональные силаны, в молекулах которых присутствуют этоксильные и аминогруппы типа АГМ–9, АГМ–3, АСОТ–2. Перед нанесением покрытий поверхность металла обезжиривалась толуолом, обрабатывалась в 3%-м растворе модификатора в органическом растворителе методом окунания. Покрытие наносилось пневматическим распылением раствора. В качестве агрессивных сред применялись дистиллированная вода, 3%-е растворы NaCl и HCl. Испытания проводились при температуре 293 и 363 К. Установлено, что химическое модифицирование поверхности стали и алюминия приводит к увеличению адгезионной прочности до 3000–4000 вместо 10–15 Н/м для исходных металлов. Стабильность адгезии в воде и растворах электролитов тоже увеличивается на 2–3 порядка. Самые высокие адгезионные свойства обнаружены при использовании в качестве модификатора защищаемой поверхности АСОТ–2 с наибольшим числом активных функциональных групп. Модификация поверхности металлов перечисленными выше соединениями связана с рядом производственных трудностей, поэтому она не нашла широкого применения в промышленности. Для повышения адгезионной прочности покрытий из растворов фторлоновых сополимеров сотрудниками МГУ прикладной биотехнологии предложены модификаторы-структурообразователи марки А–2, которые в оптимальном количестве вводятся непосредственно в состав растворов фторлоновых сополимеров. Они обеспечивают диспергирование структурных элементов фторлоновых композиций и формирование послойномодифицированной структуры, при этом в несколько раз увеличиваются адгезионная прочность, защитные свойства и долговечность покрытий. Антипригарные покрытия для пищевой промышленности В МГУ прикладной биотехнологии разработаны модифицированные фторлоновые покрытия из порошковых композиций с повышенной экологической безопасностью по отношению к продуктам питания, подвергаемым тепловой обработке. Покрытия отличаются высокой термостойкостью в условиях длительной непрерывной эксплуатации при температурах до 250–300 °С. Наиболее широкое применение они нашли в хлебопекарной промышленности. Особенность этих покрытий состоит в том, что с помощью модификаторов-структурообразователей в них формируется послойнонеоднородная структура. Термостойкие стабилизаторы обеспечивают высокую адгезионную прочность к металлу формующей тары. Слои покрытий, контактирующие с разными пищевыми продуктами (хлебом, мясом, рыбой, кондитерскими изделиями), обладают высокими антиадгезионными свойствами, что полностью исключает применение растительного масла и других пищевых жиров при тепловой обработке. Разработанная технология тепловой обработки продуктов питания в формующей таре с фторлоновым покрытием является экологически безопасной для потребителей продукции, в то время как при пиролизе смазочных жиров образуются ароматические соединения, обладающие канцерогенными свойствами и способствующие онкологическим заболеваниям. Этот эффект усугубляется образованием нагара, катализирующего дальнейшие радикальные процессы термодеструкции пищевых продуктов. Разработана технология получения антиадгезионных покрытий. Сополимер тетерафторэтилена с тексафторпропиленом образует высоковязкие расплавы при формировании покрытий. В связи с этим деформация и слияние частиц порошка без приложения внешней нагрузки протекают медленно, при этом значительно замедляется процесс отверждения композиции. Увеличение времени формирования способствует протеканию термоокислительной деструкции и образованию низкомолекулярных, в т. ч. газообразных продуктов. Концентрируясь на межфазной границе, они снижают адгезионную прочность покрытий. В наибольшей степени это проявляется в композициях, приготовленных сухим смешением порошков. Введение оптимального количества структурообразователей-модификаторов серии СКМ уменьшает слеживаемость и комкование порошков, улучшает их нанесение на защищаемую поверхность, термомеханические и реологические свойства в процессе пленкообразования. Для фторопластовых порошков, характеризующихся низкой электризуемостью, введение модификаторов СКМ снижает электрическое сопротивление порошка и покрытий. Температура склеивания и температура потери прочности модифицированных покрытий увеличиваются с ростом удельной поверхности и концентрации модификаторов. Для предотвращения структурирования композиций в состав модификатора вводятся инертные порошковые системы. Введение структурообразователей серии СКМ способствует повышению физико-механических, адгезионных показателей, термо- и износостойкости. При проведении исследований термостойкость определялась при потере массы 0,1 мг. Линейный износ оценивался по длине пробега иглы из хромистой стали 0,6 мм под нагрузкой 1 кгс по покрытию до соприкосновения ее с подложкой. Результаты исследований приведены в табл. 2. Как видно из ее данных, наиболее высокие эксплуатационные характеристики обнаруживают покрытия, модифицированные комплексным структурообразователем с оптимальным содержанием разных компонентов. Новизна потребительских свойств созданных покрытий и улучшенное соотношение «цена/качество» по сравнению с потенциальными аналогами обусловлены как новизной состава композиции, так и способами ее модификации. Разработанная порошковая композиция на основе фторопласта 4 МБ для антипригарных покрытий не имеет аналогов в стране и за рубежом. Новейшие покрытия зарубежных фирм стоят как минимум на порядок дороже и базируются на известных композициях (которые и раньше использовались отечественной промышленностью), но не обеспечивают необходимого уровня эксплуатационных свойств и должного срока службы в жестких производственных условиях. Л. А. Сухарева, В. В. Комаров, Е. В. Бакирова, Московский государственный университет прикладной биотехнологии

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок