Электроосаждение из растворов полимеров

Электрофоретический метод основан на процессах коагуляции металлополимерных частиц и структурообразования под действием электрического поля. При этом предусматривается приготовление высокодисперсного порошка металлополимера, суспензии на его основе с использованием неводных сред (ацетона, высших спиртов, предельных и ароматических углеводородов) с обеспечением ее устойчивости, наведение электрического заряда на частицах дисперсной фазы и формирование на электродах металлополимерного осадка с последующей его термообработкой. При электроосаждении образование металлополимерных покрытий происходит в результате двух одновременно протекающих процессов — электрофоретического осаждения полимера и электролитического выделения металла из коллоидных растворов полимера в электролите. Регулируя с помощью поверхностно-активных веществ заряд частиц и изменяя условия электрохимического осаждения полимера и выделения металла, можно получать покрытия определенного состава. [c.175]

При окрашивании методом электроосаждения используют специальные лакокрасочные материалы - водорастворимые краски, водные и органические дисперсии полимеров, в которых стабилизация осуществляется за счет ионогенных факторов, а также растворы полимеров в полярной органической среде. [c.9]

Рассматриваемые методы получения покрытий можно разделить на две группы применяющие в качестве исходного материала мономеры (электрополимеризация из растворов мономеров, нанесение полимерных покрытий под действием тлеющего разряда) и использующие для осаждения уже готовые полимеры (электрофорез, электроосаждение из растворов полимеров, электростатическое напыление). Первая группа методов позволяет исключить из технологической схемы стадию получения полимерных веществ и их последующее диспергирование или растворение. [c.3]

Одни из рассматриваемых нами методов электрохимического и электрофизического нанесения полимерных покрытий на металлы уже нашли применение на практике (электрофорез, электроосаждение из растворов полимеров, электростатическое напыление), другие находятся лишь в стадии освоения и разработки (нанесение полимерных покрытий под действием тлеющего разряда и из растворов мономеров). [c.4]

Полимерные покрытия методом электроосаждения из растворов полимеров можно получать как на аноде, так и на катоде в зависимости от знака заряда полимерного иона Обычно полимерные ионы заряжены отрицательно и осаждаются на аноде. Заряд, обусловленный диссоциацией, тем больше, чем больше в макромолекуле диссоциирующих групп. Недиссоциирующие коллоидные частицы пигментов (двуокись титана, окислы железа, чистый углерод и другие [2]) обволакиваются макромолекулами связующего и вместе с ним передвигаются к аноду. [c.27]

Электроосаждение из растворов полимеров дает равномерное покрытие на самых разнообразных изделиях сложной конфигурации [48]. [c.27]

На ход электроосаждения полимеров решающее влияние оказывает pH системы [4, 16]. Интервал pH, при котором осаждение идет наиболее эффективно, зависит от типа смолы. Оптимальные значения pH подбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточную для процесса электроосаждения диссоциацию полимера и обычно находятся в области слабощелочных растворов (7,2—8,0) [4]. При электроосаждении для поддержания pH на определенном уровне используют мембраны, отделяющие анодное пространство от катодного [45], или пропускают содержимое ванны через ионообменники [49—57]. [c.29]

Одной из важнейших характеристик эффективности процесса электроосаждения является так называемый выход по току полимера. Под выходом по току при электроосаждении из растворо полимеров понимают отношение количества полимера, осажденного при пропускании единицы количества электричества, к теоретически возможному [451 [c.30]

Получение полимерных покрытий методом электроосаждения из растворов полимеров можно проводить как при постоянном напряжении, так и при постоянной плотности тока [44, 61 ]. Возможные параметры электроосаждения следующие [9, 15, 40, 41, 53, 54, 63-671 [c.33]

Выделение газов на электродах, как и при электрофорезе, осложняет электроосаждение из растворов [69—72]. Как видно из уравнений (И )—(IX), основную часть выделившегося на аноде газа составляет кислород [69, 71 ]. Образование кислорода, который составляет до 90% всех газов, выделившихся при электроосаждении, является практически основным непроизводительным процессом при электроосаждении из растворов полимеров (на него идет 60—90% всего количества электричества). Кроме кислорода, в зависимости от применяемого полимерного вещества, в состав выделяющегося газа могут входить азот (до 13% — результат окисления аммиака или амидов [69—71]), углекислый га (2—4% — реакция декарбоксилирования [70]), водород (3—5% [69, 71]) и окись углерода [70], которые образуются в результате электрохимического окисления и восстановления находящихся в растворе веществ и воды. [c.34]

Поскольку скорость осаждения является существенным показателем электроосаждения и уменьшается с понижением вязкости раствора, последний фактор имеет большое значение в практике нанесения покрытий. Вязкость растворов полимеров связана со строением мицелл, а следовательно, и с подвижностью полимерных частиц. Например, при высоких концентрациях ВМЛ [34] мицеллы представляют собой пластинчатые крупные образования. При добавлении в раствор воды мицеллы начинают дробиться и превращаться из пластинчатых в глобулярные, менее связанные друг с другом. Вследствие этого происходит резкое уменьшение вязкости раствора и увеличение подвижности полимерных частиц. [c.36]

Метод электроосаждения имеет много общего с получением покрытий электрофоретическим способом, теория и практика которого описаны в ряде фундаментальных монографий, вышедших в последние годы [1—3]. Отличие состоит в том, что формирование полимерных покрытий при окраске электроосаждением происходит не на основе полимерной дисперсии, представляющей собой систему лиофобного коллоида, а на основе термодинамически равновесного раствора полимера (олигомера). [c.8]

Как при анодном, так и при катодном электроосаждении образование осадка обычно начинается не сразу, а по истечении некоторого времени. Это время называется индукционным периодом. При анодном осаждении индукционный период соответствует накоплению в прианодном пространстве требуемой концентрации водородных ионов. При катодном осаждении это время должно отвечать образованию вблизи катода нужного количества ионов гидроксила. Поэтому очевидно, что на продолжительность индукционного периода оказывают влияние как pH раствора [15], так и плотность тока (рис. 8) и природа полимера [45]. Обычно он уменьшается с ростом плотности тока [34, 45]. Например, при электроосаждении водорастворимого малеинизированного льня- [c.29]

Нередко возникает задача электролитического получения полимерных пленок на катоде [15, 27, 62], поскольку анодное осаждение обладает рядом недостатков, например плохими электрическими характеристиками покрытий вследствие включения материала анода в растущую полимерную пленку. При осаждении на катоде полимерных покрытий из водных растворов в прикатодном пространстве происходит концентрирование гидроксильных ионов вследствие электрохимической реакции разложения воды. Чтобы полимерное вещество могло быть осаждено на катоде, оно должно удовлетворять двум требованиям растворяться в кислой или нейтральной среде и осаждаться при подщелачивании [15]. При проведении же процесса электроосаждения полимеров из неводных растворов дополнительно необходимы достаточно высокая проводимость растворителя и диссоциация полимерного вещества в нем с образованием поликатиона, а также тщательная очистка раствора от следов воды. Эти условия могут быть созданы, [c.32]

Есть все основания полагать, что благодаря высокой рассеивающей способности ванн, качеству покрытий и скорости их осаждения метод электроосаждения полимеров из растворов получит дальнейшее развитие в практике защиты металлов. [c.37]

При электроосаждении пленкообразователя из разбавленного полимерного (олигомерного) раствора в анодном пространстве создаются условия для формирования покрытий с меньшими, чем при других методах нанесения покрытий, структурными элементами. В результате большее число реакционноспособных групп молекул полимера находится на поверхности образующихся в процессе формирования покрытий надмолекулярных структур, и, следовательно, создаются лучшие условия для более полного их взаимодействия, чем при традиционных методах окраски. [c.53]

Для катодного электроосаждения применимы [4] такие полимеры, которые растворяются или диспергируются в кислой или слабощелочной среде, а коагулируют в прикатодном слое с сильнощелочной средой (рН>12). Следовательно, для таких целей могут быть пригодны либо поликатионные смолы, либо дисперсии, стабилизированные катионными поверхностно-активными веществами. [c.132]

Химическое отделение Направление научных исследований аналитическая химия определение следов элементов с помощью нейтронно-активационного анализа каталитические реакции в газовой фазе электроосаждение термодинамика растворов рентгеноструктурный анализ неорганических комплексов ЯМР и ИК-спектроскопия электронные свойства атомов и радикалов пиролиз в пламени органические комплексы германия, молибдена и ванадия комплексные соединения переходных металлов органические перекиси органические соединения серы химия ацетилена и алициклических соединений химия силоксанов полимеры и переработка пластмасс. [c.251]

По многим признакам процесс получения покрытий способом электрополимеризации приближается к электроосаждению покрытия наносят в ваннах в электропроводящей среде, под действием электрического тока, на токопроводящих подложках. Вместе с тем у этих способов имеются и принципиальные различия. Если при злектроосаждении осадок формируется из присутствующего в растворе готового полимера или олигомера в результате потери им растворимости, то при электрополимеризации осадок образуется вследствие электрохимически инициированной полимеризации (или сополимеризации) находящихся в электролите мономеров. [c.251]

Известно также применение помимо акриловых сополимеров других типов полимеров для нанесения на провод методом электроосаждения, например полиимидов. Для этого полиамидокислоту нейтрализуют основанием (гидроксиды щелочных металлов, соли щелочных металлов и слабых кислот) и растворяют их в воде до концентрации 0,5—15 /о масс. [14]. Аналогичный прием используют и при изготовлении композиций для электрофореза на основе полиамидоимидов [15]. [c.120]

Наиболее отчетливо различия процессов электроосаждения из растворов и дисперсий полимеров можно проследить при изучении электроосаждения полимеров одинакового состава, которые при изменении pH могут существовать либо в виде растворов, либо в виде дисперсий (рис. 4.1). При электроосаждении из раствора наблюдается резкое падение силы тока вследствие образования на аноде плотного покрытия, препятствующего дальнейшему протеканию процесса. При электроосаждении из дисперсии сила тока постепенно снижается в результате образования рыхлого слоя осадка. Рыхлые электрофоретические осадки [c.184]

Большинство используемых полимеров образуют истинные растворы и растворитель является вторым компонентом. Но в некоторых случаях, обусловленных методом синтеза полимера или его конечным использованием, полимер находится в виде дисперсии очень мелких частиц в нерастворителе. Примерами могут служить водные и неводные дисперсии, материалы, используемые в электроосаждении, и ряд других водоразбавляемых систем. В некоторых случаях могут использоваться смешанные системы раствор — дисперсия например, раствор, содержащий мицелляр-ную полимерную дисперсию, микроэмульсию или микрогель. [c.30]

В ряде случаев при использовании как механических, так и электрических методов в качестве растворителей применяют органические жидкости, которые дорогостоящи, токсичны, взрыво-и пожароопасны. Однако такие методы, как электрофорез, электроосаждение из растворов полимеров, электрополимеризация из растворов мономеров, позволяют заменить органические растворители водой, которая является самым дешевым и безопасным растворителем, а нанесение полимерных покрытий под действием тлеющего разряда или эл ектростатическим распылением порошков дает возможность вообще отказаться от использования растворителей. [c.4]

Гидроксилсодержащие акриловые пленкообразователи катионного типа с молекулярной массой от 4000 до 13000 синтезируют радикальной сополимеризацией монометилакрилата этиленгликоля, диметиламиноэтилметакрилата, бутилакрилата и бутил метакрилата в среде метилэтил кетона с использованием в качестве инициатора динитрила азобисизомасляной кислоты [132]. Конверсия мономеров составляет 98—100 %. Сополимеры образуют водные растворы в присутствии уксусной кислоты при pH 4,5—5,5 и при электроосаждении иа катоде дают покрытия с хорошими свойствами. При термоотверждении образуется сетчатый полимер с содержанием гель-фракции до 80 %. [c.70]

Коагуляция осуществляется преимущественно раствором алюмо-калиевых квасцов или сернокислого алюминия [10]. Другие методы коагуляции (замораживание, механическое воздействие, электроосаждение), используемые в ираизводстве синтетических каучуков, в производстве полистирольных пластиков не применяются. Скоагулированный полимер промывают водой и отжимают в центрифугах или вакуум-фильтрах, а затем направляют на сушку. [c.192]

Для улучшения адгезии покрытий используют также различные по толщине (от мономолекулярных до соизмеримых по толщине с материалом основного слоя) адгезионно-активные подслои. Так, под покрытие из поливинилхлорида рекомендуется наносить жидкую каучукофенольную грунтовку КФГ (ВТУ 16-96—71) или порошковый состав ПГ-1 (ТУ 16-94—71). Под полиолефины используют грунтовки, наносимые из растворов каучуков и диизоцианатов. Для фторопластов, пентапласта и полиолефинов рекомендуется наносить первый грунтовочный слой с добавкой от 10 до 40% (масс.) дисперсных минеральных наполнителей. Улучшение процессов электроосаждения и последующего пленкообразования наблюдается при создании грунтовочного слоя с определенными электрофизическими свойствами. Например, нанесение на поверхность металла тонкого (около 3 мкм) слоя полимера, в состав которого введен электропроводящий наполнитель из расчета обеспечения объемного электрического сопротивления в пределах 10 —10 Ом-м, позволяет создавать электростатическими методами тонкие бездефектные покрытия [27]. [c.134]

В последнее десятилетие большое внимание стали уделять электроосаждениго полимерных композиций не только из коллоидных, но и из ИСТИННЫХ растворов. Этот метод, позволяя получать равномерные по толш ине покрытия, одновременно исключает недостатки, связанные с трудностями диспергирования полимерного вещества и созданием устойчивых дисперсных систем [1]. К преимуществам электроосаждения из растворов можно отиести высокую скорость процесса, почти 100%-ное использование полимерных веществ, а также уменьшение риска загорания и токсичности вследствие возможности применения воды в качестве растворителя [2]. Особенностью метода является то, что он позволяет получать очень тонкие пленки с высоким электрическим сопротивлением, причем при более низком напряжении, чем электрофорез 13]. К недостаткам же электроосаждения из растворов следует отнести ограниченность круга полимеров, способных к осаждению таким способом, и необходимость оплавления нанесенных покрытий. [c.26]

Для электроосаждения из растворов применяют полимеры, способные диссоциировать в полярных растворителях на ионы и сочетающие в себе свойства высокомолекулярного вещества и электролита [4, 5]. Обычно полимерная композиция представляет собой смесь из растворимого вещества (полимерного связующего) и нерастворимой части (пигменты, наполнители) [6—12]. В качестве растворяющего вещества могут быть использованы как вода, так и органические растворители [1, 5, 13—15]. Применяемые для электроосаждения пленкообразующие вещества должны отвечать следующим требованиям в нейтрализованном виде неограниченно разбавляться водой проводить электрический ток в водном растворе обеспечивать стабильность разбавленных (5— 10%-ных) водных растворов содержать достаточное число функциональных грушГ для образования покрытий трехмерной струк-т уры содержать минимальное число несвязанных колпюнентов-модификаторов, чтобы исключить возможность нарушения баланса в процессе электроосаждения [16]. Этим методом можно оса- [c.26]

Обычно термопласты наполняют короткими волокнами, предварительно изготавливая полуфабрикат в виде гранул из равномерно перемешанных волокон и полимера. Основная трудность при гранулировании заключается в предохранении углеродного волокна от повреждений. Как правило, волокна смешивают с раствором или расплавом полимера, однако можно нрИхМенять сухую измельченную смолу и специальные методы, например электроосаждение смолы [79] или проведение поликонденсации или полимеризации непосредственно на поверхности волокна [71, 80]. [c.167]

Специфика растворов полиэлектролитов состоит в том, что благодаря ионизированным группам между мономерными звеньями возникают силы электростатического отталкивания, которые возрастают с повышением степени ионизации, т. е. зависят от pH среды. В кислой среде карбоксильные ионы (соответственно ониевые группы в щелочной среде) практически не ионизированы, и поведение макромолекул полиэлектролита практически не отличается от поведения макромолекул обычного полимера. Однако после нейтрализации появление множества одноименно заряженных групп в молекуле и соответствующих сил электростатического отталкивания приводит к развертыванию макромолекулярных цепей и к сильному увеличению размеров клубка. Это сопровождается сильным возрастанием вязкости и электропроводности. По мере увеличения ионной силы при дальнейшем росте (или уменьшении) pH силы отталкивания звеньев цепи ослабевают вследствие экранирования де-бай-хюккелевской ионной атмосферы, часть противоио-нов может быть связана с макроионом недиссоцииро-ванно, и электропроводность соответственно понижается. При этом вязкость понижается вследствие ослабления межмолекулярного взаимодействия. С ростом концентрации из-за ассоциации макроионов наблюдается возрастание вязкости. Аналогичные явления наблюдаются у смол, используемых для электроосаждения. Однако в области практически используемых концентраций растворов, из которых проводится электроосаждение ( — 6—15%), вязкость раствора близка к в ЗК9( [c.12]

На рис. 50 показана зависимость разрывного усилия подложки с электроосажденным покрытием от режимов электроосаждения. Как видно, максимальное разрывное усилие в зависимости от напряжения электроосаждения (кривая 1), концентрации полимера (кривая 2) и pH раствора (кривая <3) наблюдается при тех же значениях параметров, при которых отмечен и минимальный износ. [c.79]

В работе [73 обобщается принцип смешения таким образом совместно осаждаются только те полимеры, которые обладают большей растворимостью в образующейся пленке, чем в водном растворе в ванне для электроосаждения. Например, при сравнительном исследовании соосаждения меламинной водорастворимой и водонерастворимой смол в смеси с анионным полиэлектролитом при соотношении 25 75 оказалось, что водорастворимый гексаметоксиметилмеламин осаждается в пленку всего на 10%, а водо-нерастворимый амино-пласт — на 80% от их количества в ванне [85]. [c.130]

В большинстве случаев продукты реакции представляют собой сложную смесь, состоящую из истинных полимеров, низкомолекулярных аддуктов, сополимеров и исходных эфиров жирных кислот. Увеличение содержания стирола в реакционной массе приводит к получению неоднородных продуктов и резкому возрастанию доли полистирола, что обусловливает ухудшение растворимости таких материалов в воде и снижение стабильности их водных растворов. Для улучшения совместимости продуктов реакции и получения композиций с повышенным содержанием стирольных звеньев льняное масло подвергают предварительной изомеризации при 250—270 °С в присутствии 10 % силикагеля в течение 4 ч [36]. После такой обработки несколько снижается йодное число масла (от 190 до 170—175 г Ь/ЮО г) и появляются сопряженные двойные связи (диеновое число возрастает от О до 2—4 г I2/IOO г). Изомеризованное льняное масло малеинизируют и модифицируют стиролом. Содержание стирола в реакционной массе после такой обработки удается повысить до 40—50 %. Прн стиролизации получаются полностью гомогенные по фазовому состоянию продукты реакции, спиртовые растворы которых после нейтрализации аммиаком хорошо разбавляются водой. Такие пленкообразователи можно наносить на металлические поверхности методом электроосаждения с получением глянцевых покрытий с хорошими защитными свойствами. [c.23]

Одним из новых направлений развития метода электроосаждения водных дисперсий полимеров является катофорез, который по сравнению с анофоре-зом обеспечивает получение более прочных, эластичных, долговечных покрытий с хорошей адгезией. В полимерной пленке, полученной этим методом, отсутствуют ионы металла, благодаря чему улучшаются декоративные и защитные свойства покрытия, обеспечивается его щелочестойкость и не происходит растворения фосфатного слоя ввиду основных свойств пленкообразователя. В качестве пленкообразователей при катофорезе можно применять дисперсии полимеров, стабилизованные катионоактивными ПАВ или положительно заряженными группами на поверхности частиц полимера. Характерно, что увеличение содержания ПАВ приводит к уменьшению толщины электрофоретических осадков (рис. 4.3), что, вероятно, связано со снижением 1-потенциала системы в результате уменьшения ионной силы раствора [7], хотя не исключено, что это вызвано возрастанием стабильнее [c.186]

Другим природным полимером, широко применяемым для иммобилизации ферментов, является коллаген — фибриллярный белок соединительной ткани животных. Существует три основных способа иммобилизации ферментов с помощью коллагена макромолекулярное комплексообразование, импрегнирование и электроосаждение. При макромолекулярном комплексообразова-нии коллаген диспергирует в водном растворе при низких (2,0— 4,5) или высоких (8,5—12,0) значениях pH, вносят фермент и инкубируют смесь в течение 15—20 ч. Затем раствор выливают тонким слоем на инертную подложку и высушивают. В результате получается ферментсодержащая белковая мембрана, имеющая структуру трехмерной сетки из переплетенных фибрилл коллагена. Способ макромолекулярного комплексообразования неприменим для иммобилизации ферментов, неустойчивых в кислых или щелочных растворах, поскольку он требует длительной инкубации фермента в среде с экстремальными значениями pH. Этого затруднения можно избежать, если проводить иммобилизацию методом импрегнирования, при котором раствором фермента пропитывают уже готовую коллагеновую мембрану. [c.60]