Фторопласты

Модификация эпоксидных олигомеров органорастворимыми фторполимерами (фторопластами)

Растворы в ацетоне органорастворимых фторопластов на основе сополимеров винилиденфторида с тетрафторэтиленом (Ф-42Л) и гексафторпропиленом (Ф-62Л) смешивали с эпоксидными олигомерами ЭД-20 и Э-40 в различных соотношениях. В полученные растворы вводили алифатический аминный отвердитель - триэтилентетрамин (ТЭТА) в эквимолекулярном количестве по отношению к эпоксидному компоненту. Было установлено, что отвердитель ТЭТА растворим в ацетоновых растворах фторопласт/эпоксидный олигомер в области, где раствор представляет собой однофазную систему. Можно получить стабильный и прозрачный раствор (коэффициенты преломления исходных веществ различны) только при содержании в смеси эпоксидного олигомера до 20 масс.% для Ф-42Л и до 7 масс. % для Ф-62. Для нанесения вышеуказанных композиций методом распыления их разбавляли 646-м растворителем и наносили на подложки из стекла и стали. О степени отверждения судили по содержанию золь-гель фракции.

Образующиеся плёнки и покрытия были непрозрачны, что могло указывать на несовместимость отверждённого эпоксидного компонента и фторопласта. Предположение было подтверждено данными дилатометрических исследований. Оказалось, что у плёнок, полученных из композиции, содержащей 5 % эпоксидного олигомера, имеется два температурных перехода, находящихся в тех же областях, что и в случае индивидуальных полимеров (олигомер ЭД-20 имеет один температурный переход в области 100°С, плёнки из фторопласта Ф-42Л имеют один температурный переход при 152°С (температура плавления кристаллической структуры сополимера), плёнки из фторопласта Ф-62 имеет один температурный переход при 122°С). Это подтверждает несовместимость компонентов в отверждённом состоянии. Бездефектные монолитные композиционные покрытия образуются при содержании эпоксидного олигомера в смеси в случае фторопласта Ф-42Л в количестве до 15%, в случае фторопласта Ф-62 в количестве до 5%.

Изучение структуры и морфологии покрытия с использованием электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа в сочетании с растровой электронной микроскопией морфологии покрытий показало, что отвержденное покрытие представляет собой двухфазную гетерогенную систему, непрерывной матрицей в которой служит фторопласт, а включением - отверждённый эпоксидный олигомер. При этом частицы эпоксидного полимера имеют размер 10-30нм, который зависит от соотношения компонентов, причем, чем меньше доля эпоксидного компонента в системе, тем меньше размер дисперсных частиц.

Таким образом, фторопласт-эпоксидные покрытия являются микро - гетерогенными системами, в которых эпоксидный олигомер локализован в виде отдельных частиц (молекулярных агрегатов) и неравномерно распределён в матрице покрытия. Это позволяет рассматривать эту композицию как наполнен­ный полимер, где наполнителем служит жёсткий полимер на основе отверждённого олигомера, а матрицей-сополимер на основе винилиденфторида.

На рисунке 4 представлены микрофотографии покрытий на основе композиций эпоксидного олигомера ЭД-20 и фторопласта Ф-42Л. Видно, что покрытия градиентны по составу и по толщине покрытия. При этом верхним слоем является фторопласт, а нижним - эпоксидный компонент. Неполярный фторсодержащий компонент сосредоточен на границе с воздухом, а на границе

С энергетической подложкой (сталь) концентрируется полярный полимер на основе эпоксидного компонента. Следствием расслоения композиции по толщине образуемого покрытия является хорошая адгезия покрытий, высокая гидрофобность, а также химстойкость, хорошие защитные и антифрикционные свойства за счёт преобладания эпоксидного полимера на границе с подложкой.
Тол­ Щина, Мкм	Угол Сма- Чива Ния	Адге­ Зия, Балл
Композиция
			3
Ф42Л+20% ЭД20	20-22	90	0,86	50	242	Без измен.	720
Ф42Л+10% Э-40	20-23	90	0,70	50	223	Без измен.	600
Ф-62 +5% Э-40	23-25	89	0,64	50	163	720
Без измен.

Из анализа таблицы 6 следует, что однослойное покрытие, обладающее химстойкими, износостойкими и влагостойкими свойствами можно получить, используя описанный ранее принцип послойного распределения компонентов с различной поверхностной энергией по толщине покрытий.

Малые добавки эпоксидного олигомера в органорастворимые фторполимеры, концентрируются около энергетической подложки, обеспечивая адгезию покрытия, поверхность, которого обладает уникальными свойствами, присущими фторопласту.