Разработка, опытное производство и исследование антифрикционных, антиобледенительных и антиобрастающих свойств защитных покрытий с присадками на основе модифицированного нанодисперсного политетрафторэтилена

Объект исследования - добавки в лакокрасочные материалы (ЛКМ) и функциональные покрытия, повышающие или придающие им антифрикционные, противоизносные, противообрастающие, гидрофобные и антиобледенительные свойства. Цель исследования - создание новых добавок в ЛКМ и функциональных покрытий на основе нанодисперсного политетрафторэтилена (НПТФЭ). В качестве метода получения НПТФЭ предложен термоградиентный способ переработки отходов фторопласта-4 в различных режимах и газовых средах с последующим разделением полученного материала на фракционные составляющие по молекулярному весу. Введение НПТФЭ в растворители ЛКМ осуществляется методом кавитирования-диспергирования на роторно-пульсационном диспергаторе. Изучение антифрикционных, противоизносных, гидрофобных, антиобледенительных свойств проводилось на лабораторных установках. Исследование противообрастающих свойств покрытий на основе НПТФЭ проводилось в морской среде на испытательных стендах и в условиях подконтрольной эксплуатации морских судов. Результаты испытаний подтверждают высокую эффективность впервые предложенного НПТФЭ и трех его фракций для повышения антифрикционных, противоизносных, противообрастающих и антиобледенительных свойств ЛКМ. Разработанная конструкторская документация, пилотная установка и технологический регламент на изготовление опытных партий НПТФЭ и добавки в ЛКМ на основе НПТФЭ и растворителей наряду с результатами испытаний подтверждают перспективность технологических решений, определяют направление дальнейшей работы по совершенствованию материала и технологии применения в различных областях хозяйственной деятельности. Применение НПТФЭ-добавок в краски позволило снизить коэффициент трения в 3 - 5 раз в зависимости от концентрации добавки, в 2 раза снизить износ и обрастание, повысить гидрофобность и в 3 раза снизить усилие отрыва льда от окрашенной поверхности. Нанесение покрытий НПТФЭ различных фракций методом сухого натирания позволило повысить краевой угол смачивания до 130°, снизить обрастание в 5 раз, снизить усилие отрыва льда более чем в 100 раз. При этом наибольший эффект достигнут в случае применения высокотемпературной фракции НПТФЭ. Изготовлена опытная установка для получения НПТФЭ из отходов фторопласта-4, разработана пилотная установка для фракционного разделения НПТФЭ. Изготовлена установка для получения суспензий НПТФЭ в различных растворителях методом кавитирования-диспергирования. НПТФЭ-добавка в ЛКМ рекомендована командованием ТОФ к внедрению на судоремонтных заводах. НПТФЭ-добавка к ЛКМ имеет широчайшее применение в тех областях, где используются ЛКМ-покрытия. Экономическая эффективность и экологическая значимость работы связаны с тем, что в качестве сырья для производства НПТФЭ могут быть использованы отходы фторопласта-4, неконтролируемое сжигание которых в настоящее время приводит к образованию таких токсичных продуктов, как фторфосген и перфторизобутилен. НПТФЭ-добавки в краски позволяют снизить затраты на докование судов в 2 раза, продлить срок службы ЛКМ в несколько раз, снизить затраты топлива на движение судов и предотвратить обледенение судов в условиях низких температур. Основным направлением исследований НПТФЭ-покрытий и НПТФЭ-добавок в ЛКМ в будущем предполагается придание молекулам ПТФЭ поверхностно-активных свойств с целью создания на металлических и ЛКМ-поверхностях покрытия по типу «нанотравы» и тем самым создать устойчивый эффект супергидрофобности и гашения турбулентности при высоких скоростях движения судов.