Раствор для активации поверхности фторсодержащих полимеров

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАСТВОР ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Автор Новиков Владимир Прокофьевич(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Раствор для активации поверхности фторсодержащих полимеров, содержащий щелочной металл и жидкий аммиак, отличающийся тем, что содержит щелочной металл в концентрации 0,5 моль/л и дополнительно содержит ацетилид натрия в концентрации 0,2-7,0 моль/л. Изобретение относится к технологии полимеров, а точнее к химическим веществам для активации поверхности фторсодержащих полимеров. Активация поверхности полимеров состоит в изменении химической природы поверхности полимера под действием химических реагентов или компонентов газовой плазмы. Химически активные группы на поверхности полимера обеспечивают высокую адгезию обработанной поверхности к краскам, лакам, клеям. Кроме того, высокая химическая активность активированной поверхности позволяет создавать различные композиционные материалы на основе полимеров. Известны следующие вещества, применяемые для активации поверхности полимеров компоненты плазмы барьерного разряда в воздухе озон, оксиды азота, синглетный кислород 1 сильные жидкие окислители азотная кислота, окись азота, хлорная кислота, хромовый ангидрид 2 и т.д. При использовании вышеприведенных веществ происходит окисление поверхности полимера с образованием полярных групп. Это обеспечивает сродство активированной поверхности полимера к различным клеям, краскам, металлическим покрытиям. Недостатком данных веществ является то, что они не могут быть применены для активации фторсодержащих полимеров, т.к. последние инертны по отношению к перечисленным выше окислителям. 12666 1 2009.12.30 Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является раствор для активации поверхности фторсодержащих полимеров, содержащий раствор щелочного металла в жидком аммиаке 3. Он может быть использован для активации фторсодержащих полимеров, в частности фторопласта-4. Натрий и другие щелочные металлы, растворенные в аммиаке, являются сильными восстановителями и, вследствие этого, вступают во взаимодействие с атомами фтора, входящего в состав фторопласта. При этом образуется фторид щелочного металла, а на поверхности фторопласта, лишенной части атомов фтора, образуется слой аморфного углерода. Активация фторсодержащего полимера раствором щелочного металла в аммиаке обеспечивает хорошую его адгезию к органическим соединениям (лакам, клеям). Недостаток известного вещества для активации фторсодержащих полимеров состоит в том, что оно не обеспечивает высокую адгезию активированных фторсодержащих полимеров к металлам. Повышение величины адгезии фторсодержащих полимеров расширило бы сферу его использования. В частности, позволило бы создать композиционные структуры типа металл-фторопласт для пар трения в деталях машин, создания защитных химических покрытий на металлах и др. Задачей изобретения является создание раствора для активации поверхности фторсодержащих полимеров, обеспечивающего высокую адгезию поверхности активированного полимера к металлам. Поставленная задача достигается за счет того, что раствор для активации поверхности фторсодержащих полимеров содержит щелочной металл и аммиак. Новым, по мнению авторов, является то, что раствор содержит щелочной металл в концентрации 0,5 моль/литр и дополнительно содержит ацетилид натрия в концентрации 0,2-0,7 моль/литр. Сущность изобретения. В заявленном изобретении компоненты раствора действуют на поверхность фторсодержащего полимера следующим образом. Щелочной металл, растворенный в жидком аммиаке, взаимодействует с атомами фтора на поверхности фторсодержащего полимера. В результате этой реакции на поверхности образуется фторид щелочного металла, а на месте атома фтора возникнет оборванная углеродная связь (поверхностный свободный радикал). Радикалы этого типа могут сохраняться длительное время за счет их стабилизации молекулами аммиака и низкой температуры реакционной среды. К этим радикалам присоединяются ацетилидионы, возникшие за счет диссоциации ацетилида натрия. Таким образом, в результате действия двух компонентов заявленного вещества - щелочного металла и ацетилида щелочного металла - атомы фтора на поверхности фторопласта замещаются ацетилидными группами. Наличие ацетилидных групп на поверхности активированного фторсодержащего полимера обнаружено нами методом ИК спектроскопии. Ацетилидные группы обладают специфическим химическим сродством к переходным металлам благодаря их способности образовывать с металлами - и -комплексы. Поэтому металлы, нанесенные на поверхность активированного заявленным веществом фторсодержащего полимера, имеют сильную адгезию к нему. Пример конкретного исполнения. Приготовление заявленного вещества 200 мл жидкого аммиака наливают в сосуд Дьара. Затем в аммиаке растворяют навеску металлического натрия - образуется темно-синий раствор. Через полученный раствор натрия в аммиаке пропускают ацетилен до обесцвечивания раствора. В результате этой реакции синтезируется ацетилид натрия 2. В растворе ацетилида натрия в аммиаке растворяют навеску натрия. В результате раствор снова окрашивается в темно-синий цвет. Полученный раствор содержит аммиак, ацетилид натрия и натрий. Ацетилид натрия, в свою очередь, диссоциирует на ионы ССН- и . 2 12666 1 2009.12.30 Обработка фторопласта заявленным веществом. В растворы заявленного вещества с различной концентрацией погружают пластинки фторопласта и выдерживают в течение 5 мин. Затем пластинки фторопласта извлекают,промывают водой, высушивают и покрывают медью или никелем химическим осаждением. Затем электрохимическим способом наращивают металл до толщины 1 мм. Измерение адгезии активи рованного полимера проводилось методом отрыва. Результаты приведены в таблице. Тип пары Металл/фторопласт Фторопласт 4 /медь Прочность соединения мПа 15 17 40 72 71 73 26 29 43 55 80 78 Примечание к таблице концентрация натрия, растворенного в аммиаке, составляла 0,5 моль/литр, что соответствовало содержанию его в веществе-прототипе. Из таблицы видно, что наличие в веществе для активации фторсодержащих полимеров дополнительного компонента - ацетилида натрия обеспечивает повышение адгезии поверхности активированного полимера к металлам. При концентрации ацетилида щелочного металла меньше 0,2 моль/литр эффект не значителен и не имеет практического значения. Концентрация ацетилида натрия выше 7 моль/литр не дает существенного прироста адгезии, но приводит к неоправданному расходу реактивов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3