CC BY
53
УДК 667.633
С.М. Гайдар, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
И.А. Захаров, преподаватель
ГОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»
НОВЫЕ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Сельскохозяйственные машины в условиях нашей страны эксплуатируются в самых различных почвенно-климатических зонах, от субтропической до полярной. При этом основная масса машин и механизмов находится на безгаражном хранении, поэтому техника в очень широких интервалах подвержена воздействиям температуры, влажности, солнечной радиации, пылевой эрозии и т. д.
Повышение срока службы сельскохозяйственной техники в значительной мере зависит от свойств лакокрасочных материалов, применяемых для защиты поверхностей деталей, узлов и агрегатов механизмов и машин.
Химия фтора и производство фторсодержащих химикатов и материалов являются одной из наиболее быстро развивающихся отраслей химической науки и промышленности. Присутствие фтора в химических соединениях позволяет создавать материалы с необычными свойствами и открывает новые пути модификации [1].
Анализ научно-технической и патентной информации за последние годы показал, что ведущая роль в разработке технологий получения и применения фторсодержащих соединений принадлежит фирмам Японии.
Японскими фирмами разработаны модификаторы поверхности смол. Эти вещества представляют собой олигомеры акрилатов или метакрилатов, содержащих перфторалкильные группы с молекулярной массой 3000.. .10000. При введении их в смолы перфторал-кильные радикалы ориентируются во внешнюю сторону, а совместимые со смолой группы—внутрь смолы, поэтому при небольших количествах модификатора в полимерной массе вблизи поверхности создается высокая плотность этой добавки и проявляется высокая износостойкость материала в целом.
Разработка отечественных технологий получения и применения фторсодержащих поверхностноактивных веществ в качестве модифицирующих добавок в лакокрасочные материалы представляет большой интерес.
В работе представлены способы получения модифицирующих добавок на основе суммарных фторангидридов полиперфторпропиленоксида для придания лакокрасочным материалам повышенных защитных свойств [2-5].
128
Указанная смесь была подвергнута этерифика-ции метанолом. При этом были получены сложные эфиры и полукетали, условно названные «Эфир-1» по схеме
^ еде + сн3 он ^ ^ссорсНз
(сложный эфир)
^ С(ООД + ен3 он ^ К/НО)С(ОСН3^3
(полукеталь)
Затем фторуглеродный слой был промыт водой до нейтральной реакции и низкомолекулярные соединения были отогнаны на роторном испарителе при 100 °С/10 мм рт. ст. (выход составил 55 %). Полученная смесь, по данным титрования, имела среднюю молекулярную массу 1074. В ИК-спектре Эфира-1 присутствовала полоса поглощения при 1780 см-1, характерная для сложных эфиров пер-фторкарбоновых кислот, а также две полосы при 3620 и 3505 см-1, характерные для метокси- и гидроксильной групп в полукеталях — продуктах взаимодействия фторкетонов со спиртом.
Аналогичным образом при этерификации исходной смеси н-нониловым спиртом была получена смесь сложных эфиров и полукеталей Эфир-2 — производных перфторполиэфирокислот по схеме
RfCOF + С9Н19ОН ^ ЯгС(0)0С9Н19 (сложный эфир)
RfC(O)CF3 + С4Н9ОН ^ Rf(HO)C(OC4H9)CF3 (полукеталь)
При взаимодействии эфиров и полукеталей с гексиламином были получены соответствующие продукты аминирования (условно названные «Амид-1») по схеме
RfC(O)OCH3 + С6Н13Ш2 ^ RfC(O)NHC6H13 RfC(O)CF3 + С6Н13ОТ2 ^ Rf(HO)C(NH С6Н13^3
Кроме того, из метилового эфира тримера окиси гексафторпропилена и гексиламина был синтезирован Амид-2 по схеме
С3F7OCF(CF3)CF2OCFC(O)OCH3 + С6Н13Ш2 ^ ^ RfC(O)NHC6H13 (Амид-2)
Синтезированные продукты были введены в лак МЛ-001110 (смесь меламиноформальдегид-ной и глифталевой смол). Полученные модифицированные лаки для их гомогенизации подвергали обработке в ультразвуковой бане при частоте 38 кГц в течение 30 мин, после чего они были нанесены на предметные стекла, а также на загрунтованные металлические пластины. Образцы лаков помещали в сушильный шкаф и термостатировали при 120 °С в течение 2 ч. После охлаждения были определены краевые углы смачивания водой и моторным маслом отвержденных лаковых пленок. Результаты определения краевых углов смачивания приведены в таблице.
Из таблицы видно, что краевые углы смачивания лаковых пленок по воде мало зависят от количества модифицирующих добавок, введенных в лак МЛ-001110. Для достижения угла смачивания по воде около 90° достаточно введения всего 0,2 % модифицирующей добавки, при этом происходит заметное уменьшение краевого угла смачивания покрытия по маслу.
На основе модифицированного лака МЛ-001110 была изготовлена опытная партия эмали МЛ-1110.
На стальные пластины, загрунтованные вначале фосфа-тирующей грунтовкой ВЛ-023 (ГОСТ 12707-77) — один слой толщиной 15.18 мкм, затем грунтовкой ГФ-0119 (ГОСТ 23343-78) — один слой толщиной 15.20 мкм, наносили контрольные и опытные образцы эмали (по два слоя толщиной 32.36 мкм каждый). Покрытия отверждали при температуре 130 °С в течение 30 мин.
На каждое из полученных покрытий наносили каплю индустриального масла И-20А.
Представленные фотографии (см. рисунок) хорошо иллюстрируют растекание масла на контрольных покрытиях (варианты А-1, А-2, А-3) и высокие маслоотталкиваю-
Зависимость краевых углов смачивания водой и моторным маслом лаковых пленок от количества модифицирующей добавки
Добавка Количество Угол смачивания, град.
добавки, % по воде по маслу
Нет - 57 Масло растекается, угол менее 30
Амид-1, лак 20,49 97 51
на стекле 10,81 90 51
4,93 90 43
2,62 81 -
0,84 102 57
0,2 88 Менее 30
Амид-1, лак 20,49 97 53
на металле 10,81 87 -
4,93 91 -
Эфир-2 на стекле 0,57 96 55
Амид-2 на стекле 10,8 97 55
5,75 97 55
3,06 97 55
А-3 Б-3
Иллюстрация маслоотталкивающих свойств полученных лакокрасочных покрытий:
А-1, А-2, А-3 — контрольные покрытия;
Б-1, Б-2, Б-3 — модифицированные покрытия
щие свойства модифицированных покрытий (варианты Б-1, Б-2, Б-3).
Специалисты отрасли уверены, что новая продукция будет пользоваться повышенным спросом у потребителей благодаря своим уникальным водо-и маслоотталкивающим свойствам.
Список литературы
1. Соединения фтора: Синтез и применение / Пер. с япон; под ред. Н. Исикавы. — М.: Мир, 1990. — 407 с.
2. Пат. 2045544 РФ. Амиды и эфиры перфторполиок-саалкиленсульфо- или перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот и способ их получения / Н.А. Рябинин, А.Н. Ряби-
нин. — № 94004093/05; заявл. 04.02.1994; опубл. 10.10.1995. Бюл. № 28.
3. Пат. 2046127 РФ. Способ получения полиперфтор-пропиленоксида / Н.А. Рябинин, Г.З. Сергеева [и др.]. — № 93057895/04; заявл. 29.12.1993; опубл. 20.10.1995. Бюл. № 29.
4. Пат. 2280653 РФ. Способ получения алкидных смол / С.М. Гайдар, С.П. Круковский, А.А. Ярош [и др.]. — № 2005115560/04; заявл. 24.05.2005; опубл. 27.07.2006. Бюл. № 21.
5. Пат. 2280662 РФ. Способ получения лакокрасочных покрытий / С.М. Гайдар, С.П. Круковский, А.А. Ярош [и др.]. — № 2005115559/04; заявл. 24.05.2005; опубл. 27.07.2006. Бюл. № 21.
УДК 621.791.927.6
В.В. Булычев, канд. техн. наук, доцент
ГОУ ВПО «Московский государственный техническуц университет имени Н.Э. Баумана» (Калужский филиал) Р.А. Латыпов, канд. техн. наук, доцент
ГОУ ВПО «Московский государственный вечерний металлургический институт»
ИССЛЕДОВАНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ПО ПОДЛОЖКЕ ПРИ ЕЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКЕ
Процесс электроконтактной приварки (ЭКП) проволоки позволяет восстанавливать и упрочнять рабочие поверхности широкой номенклатуры деталей машин. Одним из основных показателей качества полученного ЭКП металлопокрытия является прочность его соединения с поверхностью детали. В связи с этим повышение стабильности прочностных свойств приваренного слоя является важной практической задачей.
Процесс ЭКП — частный случай реализации сварки давлением. Образование соединения проволоки с поверхностью детали происходит в общем случае без расплавления металлов. Локальное плавление соединяемых объемов на контактном сопротивлении в принципе возможно, но образующиеся объемы расплавленного металла выдавливаются при осадке проволоки из зоны контакта на периферию и не влияют на общие закономерности формирования соединения.
Большинство исследователей сходятся во мнении, что роль пластической деформации при сварке давлением заключается в генерировании различного рода дефектов кристаллической решетки (дислокаций, вакансий и т. д.), обладающих повышенной энергией и являющихся активными центрами образования очагов схватывания [1, 2].
В работе [1] приведены зависимости, связывающие рост прочности соединения с частотой выхода на поверхность активных центров, возникающих по дислокационному механизму:
— = эХО), сИ
где хс — прочность соединения в относительных единицах; ? — время; э — площадь активного центра; Х(?) — частота образования активных центров.
После принятия ряда допущений получена зависимость
где б — осадка проволоки.
Известно, что пластическая деформация осаживаемой проволоки неравномерна. Максимальная интенсивность пластического течения имеет место в поверхностных слоях зоны контакта. Причинами этого являются локализация пластического деформирования в вершинах микровыступов шероховатостей поверхности, а также снижение напряжения деформирования металла из-за возникновения в поверхностных слоях касательных напряжений т вследствие растекания проволоки по поверхности подложки.
Появление в зоне контакта касательных напряжений резко интенсифицирует процесс схватывания металлов [3, 4]. Еще в большей мере схватывание облегчается при относительном скольжении контактирующих поверхностей [5, 6]. В связи с этим физическим параметром, определяющим условия сварки, правильнее считать не осадку, а степень растекания металла в плоскости соединения [3].
