антиадгезионный состав

Формула изобретения

Антиадгезионный состав для обработки твердых поверхностей, включающий смесь перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот общей формулы

где n=3-50, и воду,

отличающийся тем, что для получения коллоидного раствора перфторполиоксаалкиленовых кислот в воде он дополнительно содержит амидоспирт, общей формулы

где n=0 или 1, m=1 при q=1, m=2 при q=0, полученный взаимодействием димера и/или тримера окиси гексафторпропилена с моно- и/или диэтаноламином при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь перфторполиоксаалкиленовых кислот	0,1-4,0
Амидоспирт	1,0-2,0
Вода	Остальное до 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антиадгезионным составам и может быть применено для снижения прилипаемости формуемых изделий из пластмасс, сырой резины и других полимеров к инструменту, пресс-формам.

Известны антиадгезионные составы Эфрен-1, Эфрен-2, Смазочная композиция СФК-180-05, семейство антиадгезионных составов Полизам.

Полимерная защитная композиция Полизам для антифрикционных покрытий включает фторсодержащее связующее - азотсодержащее производное перфторполиоксаалкиленовых или -сульфокислот и растворитель - фторуглеводородный или фторхлоруглеводородный растворители или их смесь с низкомолекулярными спиртами и, дополнительно, диспергатор (Пат. РФ №2141496, 1999).

Известен состав для нанесения защитной молекулярной пленки на поверхность твердого тела, включающий фторированное поверхностно-активное вещество общей формулы R _fR_f'QX, где R_f - С_n Н_2n+-1O; n=1-8, R_f' - (CF₂ CF₂CF₂O)_m,, где m=3-50, Q=-CO- или -SO₂- и X=-OR или ОН или -NHR_н и/или амид фторированной кислоты, а в качестве растворителя - полярный низкомолекулярный спирт, вода и/или неполярный, выбранный из класса углевородов с числом атомов углерода C₅-C ₁₅ и/или галогенсодержащий растворитель, хладон.

Все перечисленные составы представляют собой растворы полифторированных (преимущественно перфторированных) соединений в легколетучих растворителях, как правило, в хладонах или в хлорированных растворителях.

Недостатком перечисленных антиадгезионных составов, обладающих превосходными технологическими свойствами, является непременное применение в качестве растворителей хладонов, запрещенных к использованию международными договорами, или полихлорированных растворителей, потенциальных канцерогенов, обладающих кумулятивным действием (Пат. РФ №2215766, 2003).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является антиадгезионный и антифрикционный состав, включающий перфторолигоэфирокислоты и/или их смеси с перфторполиоксиалкиленкетонами и растворитель. В качестве растворителя состав содержит главным образом хладоны. Как указывалось выше, главным недостатком состава является то, что как необходимую составную часть он содержит летучий галогенсодержащий растворитель, представляющий собой экологически небезопасное вещество (Пат. РФ 2069673, 1996). Растворители другой химической природы - углеводородные и вода - неприменимы, так как перфторкарбоновые и - сульфокислоты и перфторированные кетоны в указанных растворителях нерастворимы.

Для исключения применения органических растворителей используют высокую солюбилизирующую способность полифторированных амидоспиртов, полученных взаимодействием фторангидридов олигоэфиров окиси гексафторпропилена - димера и/или тримера окиси гексафторпропилена CF₃ CF₂CF₂OCF(CF₃)OCF и CF₃ CF₂CF₂OCF(CF₃)CF₂ OCF(CF₃)OCF с этаноламинами - моноэтаноламином и/или диэтаноламином, получаемых согласно патенту РФ №2046127, 1995.

Синтезированные полифторамидоспирты прекрасно растворимы в экологически безопасной воде и обладают хорошими солюбилизирующими свойствами, позволяющими получать стабильные коллоидные растворы перфторполиоксаалкиленсульфо- и карбоновых кислот в воде.

Для получения антиадгезионного состава поступают следующим образом.

В воде растворяют 1,0-2,0% мас. амидоспирта, полученного взаимодействием олигомера окиси гексафторпропилена с этаноламином. Получают прозрачный стабильный во времени раствор в воде. К полученному раствору добавляют 0,1-4,0% мас. смеси перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот общей формулы:

получивших фирменное название МФК 180-06 (180-начало перегонки при 1 мм ртутного столба, 06 - звенья остатков гексафтопропилена в цепи) и смесь перемешивают ультразвуком. Получают раствор перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот в воде в виде прозрачной, устойчивой по крайней мере в течение месяца, микроэмульсии.

Нижним пределом количества смеси перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот принято 0,1% мас. При более низком содержании кислот краевой угол смачивания твердой поверхности снижается, что свидетельствует о снижении антиадгезионных свойств обработанной поверхности.

Нижним пределом содержания амидоспирта в растворе принят 1% мас. При более низком содержании амидоспирта снижается количество солюбилизированной кислоты, снижается краевой угол смачивания обработанной поверхности, что ведет к увеличению адгезии.

Верхним пределом отношения смеси перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот: амидоспирт принято 4,0:1,0 по массе. При более высоком отношении количества кислот к амидоспирту в растворе появляется опалесценция, что свидетельствует о недостаточной солюбилизации кислоты.

Верхним пределом содержания амидоспирта в растворе принят 2% мас. При более высоком содержании амидоспирта и соответственно перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот краевой угол смачивания обработанной поверхности не увеличивается и применение более концентрированных растворов экономически нецелесообразно.

После нанесения состава и высушивания поверхность твердого тела приобретает водомаслоотталкивающие свойства, проявляющиеся в возрастании краевого угла смачивания и уменьшении усилия разрыва клеевого шва. В случае нанесения антиадгезионного состава оптимальной концентрации при соотношении смеси перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот: амидоспирт краевой угол смачивания сравним с краевым углом смачивания, получаемым после нанесения антиадгезионных составов Эфрен-1 и Полизам-05, т.е. из растворов перфторполиоксаалкиленкарбоновых и - сульфокислот в хладонах.

Преимуществами полученного антиадгезионного состава являются:

а) применение доступного экологически безопасного растворителя - воды;

б) доступность и легкость синтеза солюбилизатора - амидоспирта;

в) неионный характер солюбилизатора, исключающий наступление коррозии электрохимической природы;

Пример 1

К 98 г дистиллированной воды добавляют 1,0 г амидоспирта, полученного взаимодействием 49,8 г тримера окиси гексафторпропилена с 10,5 г диэтаноламина. Смесь перемешивают до получения прозрачного раствора. К полученному раствору добавляют 1,0 г перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот и смесь перемешивают ультразвуком до получения прозрачного раствора. В полученный раствор помещают по 3 образца из дюралюминия, меди и стали 3, нагревают раствор до 45-50° и выдерживают в течение 20 минут. Затем образцы вынимают из раствора, помещают в сушильный шкаф и нагревают при 100° в течение 20 минут.

После охлаждения на одном из образцов определяют краевой угол смачивания, а два другие склеивают стандартным эпоксидным клеем для последующего определения усилия разрыва клеевого шва.

	Al	Cu	Fe
Краевой угол смачивания, град.	68	65	77
Усилие разрыва, кгс/см2	23	20	8,0

Пример 2

Технология получения и испытания антиадгезионного состава аналогичны примеру 1, но амидоспирт получают взаимодействием смеси димера окиси гексафторпропилена, 50% мас., и тримера окиси гексафторпропилена, 50% мас. с диэтаноламином. Для этого в трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 10,5 г диэтаноламина и 10 г порошка SiO₂ и из капельной воронки при перемешивании добавляют 49,8 г смеси димера и тримера окиси гексафторпропилена. После окончания бурного периода реакции реакционную смесь подогревают до кипения и выдерживают при кипении 1 час. После этого из реакционной смеси отгоняют непрореагировавшую окись гексафторпропилена, остаток фильтруют. 2 г полученного амидоспирга растворяют в 96 г дистиллированной воды, добавляют 2 г перфторполиоксаалкиленкарбоновой кислоты и полученным раствором обрабатывают образцы из Al, Си, Fe.

	Al	Cu	Fe
Краевой угол смачивания, град.	71	72	74
Усилие разрыва, кгс/см2	16	12	10

Таблица 1 Результаты испытаний антиадгезионных составов различной концентрации
Соединение,концентрация
% мас.	Al	Cu	Fe
Образцы, не обработанные антиадгезионным составом
Краевой угол смачивания, град.*	<20	<20	<20
Усилие разрыва, кгс/см2**	220	200	190
Эфрен-1 1,0
Краевой угол смачивания, град.	74	72	78
Усилие разрыва, кгс/см2	12	9,0	11
А 1,0 + С 0,1
Краевой угол смачивания, град.	62	60	66
Усилие разрыва, кгс/см2	27	38	40
Б 1,0 + С 0,2
Краевой угол смачивания, град.	67,5	63	76

Усилие разрыва, кгс/см2	24	35	25
Б 1,0 + С 1,0
Краевой угол смачивания, град.	68	65	77
Усилие разрыва, кгс/см2	23	20	8,0
Б 2,0 + С 1,0
Краевой угол смачивания, град.	69	71	76
Усилие разрыва, кгс/см2	15	5,0	7,0
Б 1,0 + С 4,0***
Краевой угол смачивания, град.	73	73	75
Усилие разрыва, кгс/см2	10	10	9,0
АВ 1,0 + С 1,0
Краевой угол смачивания, град.	67	66	69
Усилие разрыва/см2	25	22	10
АБ 2,0 + С 2,0
Краевой угол смачивания, град.	71	72	74
Усилие разрыва, кгс/см2	14	10	8,0
"Точность определения угла смачивания - - +3° **Точность определения усилия разрыва + - 1 кг ***Раствор слегка опалесцирует

А - амидоспирт, полученный взаимодействием димера окиси гексафторпропилена с моноэтаноламином

Б - амидоспирт, полученный взаимодействием тримера окиси гексафторпропилена с диэтаноламином

АБ - смесь амидоспиртов, полученная взаимодействием смеси димера и тримера окиси гексафторпропилена с диэтанол амином

АВ - амидоспирт, полученный взаимодействием тримера окиси гексафторпропилена со смесью моноэтаноламина (50% мас.) и диэтаноламина (50% мас.)

С - смесь перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот.