Способ получения полимерного покрытия на металле

,56-306,единения,п). ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОКАЯ НИЕ ИЗОБР омм юидетввст(71) Сектор нефтехимии Институтафизико-органической химии и углехимии АН Украинской ССР(54 ) ( 57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛЕ обработкой поверхности металла поверхностно-активным веществом, нанесением полимерной пленки и прессованием при нагревании и давлении, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения адгезионной прочности и водо- стойкости покрытия, обработку проводят водным раствором низкомолекулярных поверхностно-активных веществ концентрацией 1,1-10 г/л в течение 5-10 мин с последующей суыкой при 80- 100 С, а прессование пленки под даволением 0,05-0,2 кгс/см при 135- 170 С в течение 20-30 мнн.510 40 полимеров используют сополимер этилена с винилацетатом (12 винилацеИзобретение относится к областиполучения полимерных покрытий на металлах, конкретно покрытий на основе сополимера этилена с винилаце,татом, и может быть использованов нефтяной и газовой промышленностидля защиты нефте- и газотрубопро.водов и других металлических соору-жений от коррозии,Известен способ получения полимерного покрытия на металле путемпредварительной обработки последнего водным раствором полиэтиленамина с последующим нагревом при200-350 С, после чего наносят полимер, например полиамид, полиэтилентерефталат, пентапласт литьм поддавлением или термическим адгезированием (1). Такой способ включаетиспользование высокоплавких полимерных покрытий, т.е, он эффективенпри нагреве металлической подложкис образованной на ней пленкой полиэтиленполиамина только при 200350 СПри температуре нагреваониже 200 С пленка полиэтиленполиамина получается недостаточно проч-ной.Известен также способ, согласнокоторому полиэтиленовое покрытиена сталь наносят после предварительной обработки Последней грунтовочным составом, соержащим 45-99,8 мас.%пленкообразующего полимера, 0,245 мас,% окисленного полиэтиленав смеси растворителей (1 моль р-крезола, 1,2 моль формальдегида и0,2 лоль аммиака,),. После этого ме"таллическую подложку нагревают до140.С для удаления растворителей,после чего методом горячего прессования наносят слой полиолефина,например полиэтилен Г 2 1, Способполучения полимерногопокрытия мно .гостадиен, состав грунтовочной композиции сложен, токсичен из-за наличия органических растворителейи пригоден волько для конкретнойсистемы сталь-полиэтилен.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ получения полимерного покрытия на металле, включающий обработку поверхности металла поверхностно-активным веществом и последующее крепление полимерной пленки с использованием нагрева и давления 3 ), По этому способуповерхность металла предварительновыдерживают при 200 С в течение20 мин, а затем обрабатывают 1-нымраствором жирной кислоты, напримеролеиновой в бензине, или пастой со"держащей жирную кислоту, при 60 С,Для удаления адсорбированных молекулжирной кислоты металлические образцы обрабатывают в течение 1 ч в бенэоле при 70 С до образования на металле мономолекулярного слоя хемосор-бированных молекул жирной кислоты,После этого к модифицированной поверхности металла приклеивают полиэтиленовую пленку при 155 С в течение 1 чподдавлением 2,3 кг/см. Однако такая обработка поверхности металла неулучшает адгезионные свойства покрытий из полимеров, имеющих полярнуюструктуру, В этом случае мономолекулярный слой жирной кислоты закрывает на поверхности металла активные полярные центры, которые участвуют в свя зывании полимера с металлом.Недостатками известного способа являются также многостадийность, тру" доемкость и использование токсичных растворителей, загрязняющих окружающую среду,Целью изобретения является увеличение адгезионной прочности й во-.достойкости покрытия,Цель достигается тем, что приреализации способа получения полимер.ного покрытия на металле, включающегообработку поверхности металла поверхностно-активным веществом, нанесение полимерной пленки и прессование при .нагревании И давлении, обработку проводят водным раствором низкомолекулярных поверхностно-активныхвеществ концентрацией 1,1-10 г/л втечение 5-10 мин с последующей сушкойпри 80-100 С, а прессование пленки -под давлением 0,05-0,2 кгс/см при125-170 С в течение 20-30 мин,35 В качестве неполярных. полимеровдля покрытий испояьзуют полиэтиленвысокого давлеиия (ПЗВД) промышленной марки 15803-020, ГОСТ-77,толщина пленки 100 мк. Из полярных тата), полученный методом экструзиив виде рукава на установке ЛРП 45-600,толщина пленки 250 мк,П Р и и е Р. Для получения поли:мерного покрытия на металле образцыстали СТразмером 10020 2 мм зачищают наядачной бумагой, обезжиривают брвином и помещают на 5-10 мин(время Формирования адсорбционногослоя молекул ПАВ на металлическойповерхности) при комнатной температуре, в водный раствор ПАВ при концентрации, равной ККМ - критическаяконцентрация мицеллообраэования. Затем для полного удаления остаточнойвлаги с поверхности образцов металлические пластины сушат при 80-100 СПосле этого на них,наносят пленкуиз полярного или неполярного поли 60 мера методом горячего прессованияпри давлении 0,05-0,2 кг/см 2 и температуре 135-170 С в течение 20 мин(это время, необходимое для завершения формирования адгезионного слоя,65 включающая равномерный прогрев металла н полимера н полное смачивание металлической поверхности адгеэивом,. Температура прессования определяется покаэателем текучести и термической устойчивостью выбранного полимера. Для сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА), содержащего 12 винилацетата, т, прес. 130-140 фС. Для ПЭВД т.прес, 150-160 С.Испытание адгезионной прочности соединения производят методом отсла ивания под углом 180 ф .на разрывной машине при скорости отслаивания , 50 мм/мин. Затем металлические образцы с полимерным покрытием кипятят в воде в течение 200 ч,после чего определяют 15 адгезионную прочность соединения. Данные об изменении адгеэионной прочности в результате модификации поверхности металла различными ПАВ и после 200-часового кипячения в воде по известному и предлагаемому способам приведены в табл. 1. Причем условия прессования (температура для СЭВА т,прес. 140 С и для ПЭВД т.прес.155 С, давление 0,1 кг/см время выдержки 20 мин) выбраны с таким расчетом, чтобы адгезионная прочность соединения была максимальной. В габл, 2 приведены результаты определения адгеэионной прочности при различных условиях прессования ( нижние и верхние пределы режима прессования),940405 Х 1н д вхаоцохдРооддХРввоЗооанацха фэол Йднцд РЭ 1 Ф1е х 1 а 1 аэфэ ОДНХДРР а фхоххнвиа аоццх 1 оороох М фФ г 4 йоЪ о о оЮ .Ч ЧМ о о Р) СО Ф Ч 1Х наое ОД фо 1 ахх 1 О Нокоо о охх чРс с с 6 Ъ Г 3 Ф Ю, (ЧсЦ) 3 Ю Ос.с Ю,о о о ф о Ч1 Х 1 а .1 И с1: Вф 1 Вб 1 дФх Эвзхц хО 1фе ФоР ХХ Р1 Юв1 Д фдноох1о1 а1 Х1фх".О1 Х Х1 Я1 Ф1 чфР 1 а н 1 о 1 фе 1 й 1 ЭХ 1 Е 1 Ойох х ф.аов х 1 РНо о ХОх 1 ф Хх а 1 НФО д 1 ао 1 фа 1 1 н о ах фа 1 ав 1 ОР сох хн Р О. вхо 1 ОХХ,ВХ РООХ онх фйх гР О Ц ОР О Е Е Р дФЦ нк 3 офвоыо ооьхацоед:5 о о хо ддЦЦХ с х 1,ох о 1О д а х 9 1 Г) Ед 1 х о д хо й Чх О) х аю ЭЭХФ анед 9 ХОХн хоаоп 1 ооа ха хохасе 1 Ноо1 х1 Хоайи о1 М 1 ч1 9 Х1 Х1 Хох1 дЭ1 с с о1 оо х 9 а а Ф О д оохи но ехо 1;111 од д Ф он 9 Х аа 11 Юн1 О1. б1111 Юдх й о о 6 1Ю 1 Е 1 Э ю О 3х 1 Ф 1 Ц 1 Х 11 1-1 цФЮ 1:Н 11 йФ еХ 1Ж91о1.1о эа 1 х.о 1 Юх 1 Х Х на оэ 1 ЮД 1 аОДиоо 1 нХ с9б хх; цоюх дй 940405 в1 1одаЭ Юхах О 1коЗовнцоеооЕхс 1х дЮо хц хоеед Р 1окообадАдгезионнаяпрочность,кг/см Времяобработки,мин Режим прессования ККМ, г/л Способ обработки поверхности металла Приклеиваемая Р,кг/см Т, С С, мин пленка) С Р БО ИаТо же СЭВА12То же 1,1 10 О,О 1 140 30 140 20 130 20 1,5 . 1,1 5 1,1 10 О,1 Ов 2 5,6 5,4 СЭВА (12) И-окись алкилдиметилами на С,- С 16То, же 2,5 10 2,5 8 2,5 5 10,0 10 10,0 10 1 О,О 8 То же СЭВА (12 ) ДСТо же То же ПЭВД 0,01 170 30 0,1 155 20 О 2 150 20 И-окись алкилдиметиламина С- С.6То же 2,5 10 2,5 10 2,5 8 3,6 То же 3,2сравнению с известным позволяет использовать как полярные, так и непо-.лярные полимеры в качестве защитныхпокрытий для металлов; улучшитьадгезионную прочность соединенияполимер-металл (сталь) в 2-4 раза;повысить водостойкость соединенияпри обычных и повьааенных температурах в 2-3 раза устранить загрязнение окружающей среды и улучшитьусловия работы благодаря замене токсичных растворителей водой,Составитель Л. ЯгодкинаРедактор П, Горькова Техред С,Мигунова КорректорО.Тигор Заказ 6446/2 Тираж 689 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва; Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Значительное увеличение адгезион ных свойств системы при модификации, металлической поверхности раствора-ми ПАВ достигается эа счет улучшения смачивания металлов полимерами.При адсорбции молекул ПАВ на метал- З 5 лической поверхности образуется гидрофобный слой, благодаря чему заметно повьааается и водостойкость соединения.Таким образом; предлагаемый способ модификации поверхности металлов по о,о 1 0,1 0,20,01 О,1 0,2 140 30 140 20 130 20 140 , 30 140 20 1 ЗО 2 О 2,5 6,5 6,0 1,6 4,9 4,З