Антипригарные покрытия для пищевых технологий на основе фторопластовых композиций (1090365), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Краснодар).10Вглаветретьей«Экспериментальноеобоснованиесостава композиции, режимов формирования и оценка эксплуатационных свойствфторопластовых покрытий» представлены экспериментальные исследования по разработке модифицированных полимерных композиций на основе порошкового фторопласта для антиадгезионных термостойких покрытий. На начальном этапе разработки покрытий проведены предварительные испытания для выбора спектра перспективных модифицирующих добавок, которые, по предварительным данным,сближают коэффициенты термического линейного расширения фторопласта и алюминия и увеличивают их адгезионное взаимодействие.
Были оценены 15 модифицирующих добавок при различном массовом содержании их в составе композиции.При этом был использован сухой способ смешения компонентов и опробованы различные режимы формирования покрытий. В результате определены композиции смодифицирующими добавками (нитрид бора, двуокись титана, дисульфид молибдена, окись хрома, ДФСД), при введении которых в исходный полимер были получены наиболее качественные покрытия - без видимых дефектов.Исследование зависимости свойств покрытия от состава и режимов формирования. Один из способов структурной модификации с целью направленного изменения физических свойств полимеров - введение в полимер малых количеств (небольше нескольких %) веществ, влияющих на кинетику образования и морфологиюнадмолекулярной структуры модифицируемого полимера.
Проведены исследования,заключающиеся в определении влияния содержания каждого из выбранных модификаторов на основные характеристики – разрушающего напряжения при растяжении, относительного удлинения и адгезионной прочности покрытий, сформированных из порошковых смесей. Содержание модификатора варьировали в интервале от0,05 до 10 масс. ч. на 100 масс.
ч. фторопласта-4МБ. Была исследована следующаягруппа композиций: №1: фторопласт-4МБ + МоS2; №2: фторопласт-4МБ + Cr2O3;№3: фторопласт-4МБ + TiO2; №4: фторопласт-4МБ + BN; №5: фторопласт-4МБ +ДФСД. Полученные результаты представлены на рисунках 1,2 и 3.Анализ представленных на графиках результатов позволяет заметить общуюзакономерность для всех композиций. В области содержания модификаторов композиции от 0,05 до 1-2 масс.ч. на 100 масс.
ч. фторопласта-4МБ наблюдается резкоеизменение прочностных и адгезионных свойств в сторону их увеличения, а приувеличении содержания модификатора свыше 1-2 масс. ч. рост этих характеристикпрекращается и их величины начинают уменьшаться. Из графиков следует, что длякаждого вида добавок значения, приводящие к вышеописанным изменениям, индивидуальны. Тем не менее, представленные графические зависимости наглядно иллюстрируют обоснованность выбранного нами принципа введения небольшого количества добавок для существенного изменения прочностных свойств покрытия.Для выяснения причин эффекта улучшения физико-механических свойств покрытий при введении малых количеств модификаторов были проведены сравнительные исследования структуры покрытий из исходного фторопласта и модифицированных композиций, содержащих модифицирующие добавки в вышеуказанныхпределах, методом сканирующей электронной микроскопии.11161412σр,МПаσр, МПа .Фт 4МБ+MoS2Фт 4МБ+Cr2O3Фт 4МБ+TiO2Фт 4МБ+BNФт 4МБ+ДФСД1086421614121086420000120,2 0,4 0,6 0,81Содержание модификаторав композиции, масс.ч.3 4 5 6 7 8 9 10Содержание модификатора вкомпозиции, масс.ч.Фт 4МБ+MoS2Фт 4МБ+Cr2O3Фт 4МБ+TiO2Фт 4МБ+BNФт 4МБ+ДФСД5045403530252015105002468εр , %εр, %.абРисунок 1.
Зависимость разрушающего напряжения образцов покрытий из композиций на основе фторопласта-4МБ, снятых с подложки, от содержания модификатора: а - в интервале содержания модификаторов от 0 до 10 масс.ч.; б – в интервалесодержания модификаторов от 0 до 1 масс.ч.10Содержание модификатора вкомпозиции, масс. ч.а45403530252015105000,20,40,60,81Содержание модификатора вкомпозиции, масс.ч.бРисунок 2. Зависимость относительного удлинения при разрыве образцов покрытий из композиций на основе фторопласта-4МБ, снятых с подложки, от содержаниямодификатора: а - в интервале содержания модификаторов от 0 до 10 масс.ч.; б – винтервале содержания модификаторов от 0 до 1 масс.ч.№1Фт 4МБ+MoS2№2Фт 4МБ+Cr2O3№3ФТ 4МБ+TiO2№4Фт 4МБ+BN№5Фт 4МБ+ДФСД252015σ, МПаσ, МПа .122520151010550000123456789Содержание модификатора вкомпозиции, масс.ч.а100,2 0,4 0,6 0,81Содержаниемодификатора вкомпозиции, масс.ч.бРисунок 3.
Зависимость адгезионной прочности образцов покрытий из композиций на основе фторопласта-4МБ, снятых с подложки, от содержания модификатора:а - в интервале содержания модификаторов от 0 до 10 масс.ч.; б – в интервале содержания модификаторов от 0 до 1 масс.ч.На рисунках 4 и 5 представлены характерные микрофотографии поперечныхсрезов покрытий, снятых с подложки, и покрытий на подложке, на основе исходного фторопласта и модифицированных композиций. Отчетливо видно, что граница поверхности срезов модифицированных образцов характеризуется болееровными границами, вероятно, вследствие изменения соотношения кристаллической и аморфной фаз с образованием бездефектной однородной аморфизованнойструктуры. На микрофотографиях исходных образцов фторопласта, в отличие отмодифицированных, на поверхности и на границе с подложкой видны микродефекты, на краях которых при нагрузке могут возникать перенапряжения.
Это, скорее всего, и является причиной улучшения механических характеристик при модификации. При этом в объеме как исходных, так и модифицированных образцовне обнаружено пор или других дефектов.Дополнительные данные о геометрии поверхности фторопластовых покрытий были получены путем снятия профилограмм. Высотные параметры (Ra, Rz, Rмакс.) позволяют судить о средней и наибольшей высоте неровностей, шаговые(Sm) – о взаимном расположении характерных точек (вершин) неровностей.
В таблице 1 приведены данные, дающие представление о влиянии модифицирующих добавок на шероховатость поверхности покрытий.13абвРисунок 4. Электронные микрофотографии поперечных срезов покрытий, снятыхс подложки: а – исходного фторопласта-4МБ; б -фторопласта-4МБ (100 масс.ч.) +TiO2 (1 масс.ч.); в – фторопласта-4МБ (100 масс.ч) + ДФСД (0,05 масс.ч.).абРисунок 5.
Электронные микрофотографии поперечных срезов покрытий:а – исходного фторопласта-4МБ; б -фторопласта-4МБ (100 масс.ч.) + TiO2 (1масс.ч.)По данным таблицы, которые согласуются с данными электронной микроскопии, можно утверждать, что модифицирующие добавки значительно снижаютшероховатость поверхности, образуя глянец. Исследуемые покрытия можно отнестик высшим классам чистоты поверхности.Таблица 1.
Шероховатость поверхности фторопластовых покрытийКомпозицииИсходный ФТ-4МБФТ-4МБ + МоS2 0,5%ФТ-4МБ + TiO2 1%ФТ-4МБ + Cr2O3 1%ФТ-4МБ + BN 0,3%ФТ-4МБ+ДФСД 0,05%ФТ-4МБ+ДФСД 1%Запатентованный составRa, мкм2,220,71,340,91,20,790,750,1Rz, мкм2,851,091,21,280,71,081,060,41Rmax, мкм8,692,352,952,851,62,262,271,0Sm, мкм662800799786800799798798Для выяснения характера распределения модифицирующих добавок быливыполнены электронно-микроскопические исследования поперечных срезов покрытий, снятых с подложки, и покрытий на подложке, на основе модифицированной композиции, обеспечивающей максимальные значения прочностных и деформационных показателей.14На рисунке 6 представленымикрофотографиипоперечныхсрезов и графики, характеризующие распределение основных элементов (углерода, кислорода, фтора, титана и хрома, а для покрытий – и алюминия) вдоль линиисканирования.
По оси ординат показана интенсивность (I) вторичного рентгеновского излучения, характерного для данного элемента, а по оси абсцисс - координата положения сканируемого участка образца (Х). За начальную точку координаты сканирования приняли край пленки и границу между подложкой и покрытием. Зависимость средней интенсивности излучения от координаты точки сканирования позволяет сделать вывод о том, что концентрация компонентов по срезу образца соответствует рецептуре состава, а характер ее свидетельствует одостаточно равномерном распределении этих элементов по толщине.На рисунке 7 представлены поперечные срезы алюминиевой подложки спокрытиями из исходного фторопласта и модифицированных композиций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
