Способ изготовления композиционного материала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

3СЕСОН! " <

13 ффЯ3Щ43М 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3842867/23-05 .(22) 15.01 85 (46) 07.07.86. Бюл. ¹ 25 (71) Воронежский политехнический институт (72) В.С,Лагунов, Б.Б.Еськов, В.А.Лифанов, В.П.Гольцова и Л.Е.Фисун (53) 678.026(088.8) (56) Горяинова А.В., Божков Г,К., Тихонова М.С. Фторопласты в машиностроении. М.: Машиностроение, 1971, с. 177.

Авторское свидетельство СССР № 568235, кл. В 29 С 11/00, 1977.

„„SU„„1242494 А 1 (50 4 С 08 1 9/42, В 29 С 67/20 //

// В 29 К 105 04 (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ KOMII03HЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающий формование пористой заготовки из порошка термопласта, пропитку заготовки расплавом металла или жидкой полимерной смолой и отверждение композиции, отличающийся тем, что, с целью повьппения степени заполнения пор, перед пропиткой заготовку сжимают до степени деформации, соответствующей объемной доле пор в заготовке, а пропитку ведут при температуре плавления термопласта при атмосферном давлении.

11

1 124

Изобретение относится к технологии изготовления композиционных материалов на основе термопластичных полимеров и может быть использовано в машиностроении, авиации, судостроении, химической, пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства в качестве материала для подшипников скольжения, защитных или антиадгезионных покрытий резервуаров и емкостей различного назначения.

Цель — увеличение степени заполнения пор.

Пример 1.. Прямоугольную заготовку размером 100х100х10 мм из пористого фторопласта-4 с исходной пористостью 407. получают следующим образом: предварительно спекают в свободном состоянии на противне порошок термопласта при 390+5 С в течео ние двух часов, охлаждают до комнатной температуры, полученный полуфабри кат размалывают,на пальчиковых мельницах до дисперсности 0,25-0,63 мм, навешивают и равномерно размещают по объему пресс-формы тех же размеров

13 r термообработанного порошка.

Формование производят удельным усилием 20-25 MIIa спекание. производят при 375+5 С в течение 2-2,5 ч, охлаж,цение производят вместе с печью. Затем заготовку помещают в пресс-форму тех же размеров и деформируют при нормальных условиях на величину 407., которая соответствует пористости заготовки. После деформирования заго- товку помещают в расплав свинца, погрузив полностью в жидкую фазу, при температуре плавления термопласта, равной 330+1 С, и вьдерживают в течение 10 мин. Затем заготовку извлекают из расплава и охлаждают на воздухе до комнатной температуры (20

2 С), а затем определяют количество свинца, заполнившего полимерный каркас, которое равно 43 r что составляет коэффициент заполнения пор

0,95.

Пример 2. Композиционный материал получают из фторопласта 4 по примеру 1, но выдерживают в расплаве в течение 15 мин. Количество свинца заполнившее поры термопласта, равно

43,1 r, что соответствует коэффициенту заполнения 0,955.

Пример 3. Композиционный материал получают иэ фторопласта 4 по примеру 1, но помещают в расплав свинца при температуре на 5 С больше

2494 1 температуры плавления термопласта, т.е. при 335+1 С, и выдерживают в течение 15 мин. Количество свинца, за- полнившего поры, равно 5 г, что соответствует коэффициенту заполнения пор 0,11.

Пример 4. Композиционный материал получают из фторопласта 4 по примеру 1, но помещают в расплав

10 при температуре ниже температуры о плавления термопласта, т. е. 315-320 С, и вьдерживают в течение 15 мин. Для изготовления применяют сплав следующего состава: олово 50%, свинец 327., o кадмий 18% т. пл. 145 С. Количество сплава, заполнившего пористый каркас, равно 2,2 r что соответствует коэффициенту заполнения пор 0,05.

II р и м е р 5. Прямоугольную за2О готовку из полиэтилена низкого давления марки 200806-24, имеющую исходную пористость 30%, получают следующим образом: навешивают порошок дисперсностью 0,25 мм в количестве

2 6„7 г:и равномерно размещают в прессформе размером 100х100х150 мм, уплотняют до размеров 100х100х10 мм с уси.лием 0,55-0,8 KIa. Спекание заготовки производят в свободном состоянии

ЗО ри 125+5 С в течение 30 íi охлаждают до комнатной температуры, деформируют при нормальных условиях до степени деформации, равной объемному содержанию пор. Заготовку помещают в расплав следующего состава: 407олово, 40% — висмут, 20% — свинец при т. пл:. ПЭНД 12011 С и выдерживают в течение 20 мин. Количество сплава, заполнившего пористый каркас термопласта, равно 35 r, что соответствует коэффициенту заполнения пор 0,97.

Пример 6. Композиционный

45 материал получают из полиэтилена низкого давления (ПЭНД), как в примере 5, но полностью погружают в полимерное связующее на основе эпоксидного олигомера следующего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола КДА 100

Отвердитель триэтаноламинтитанат

55 (ТЭАТ)

Ацетон

Спирт этиловый 71

Состав изготовления материала

Состав материалов

Известный

Предлагаемь

Коэффициент теплоПример для сравнения

Прочность

МПа, при растяжении/ сжатии

Коэффи циент заполнения

Коэффициент

Коэффициент заполПрочность, МПа, при растяжении/ сжатии еплопроводности ккал/

М,Ч, град проводости кал/М,Ч, рад нения пор пор

Фторопласт-4 пропитан свинцом при 330 С в течение

10 мин

0,8 33,0/ 10, 1

15,0

То же, в течение 15 мин

12,91 0,8 33,0/ 10, 1

15,0

0,955 40,9/

19,5

3 12424 и выдерживают при т. пл. ПЭНД 120 1 С в течение 15 мин. Количество связующего, заполнившее поры термопластичного каркаса, равно 5,3 г, что соответствует коэффициенту заполнения 0,98.

П р и м .е р 7. Пористую заготовку тех же размеров и той же пористости, что в примере 5, но выполненную из полиамида П-68 изготавливают следующим образом: навешивают порошок дисперсностью 0,25 мм в количестве

7,9 г и равномерно распределяют по всему объему пресс-формы, уплотняют с удельным усилием 0,92-1, 1 МПа, спе- 15 кают в свободном состоянии при 185 +

«+5 С в течение 30 мин, охлаждают до комнатной температуры, деформируют .при нормальных условиях до степени деформации, соответствующей пористос- 2О ти ЗОЖ, а затем помещают в полимерное связующее следукнцего состава, мас.ч.:

Эпоксидная смола ЭД-20 100 25

Тиокол 20

Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 10 и выдерживают при температуре плавления полиамида 180+1 С в течение о

0,95 40,9/ 12,9

19,52

94 4

10 мин. Количество связующего, saполнившего пористый каркас термоплас4 та, равно 6 г, что соответствует коэффициенту заполнения пор 0,97.

Пример ы 8-11. Для сравнения получают композиционный материал из фторопласта-4 по известному способу из материалов, указанных в примерах 1-4, но пропитку ведут без предварительной деформации заготовки под давлением 5 МН в течение 20 мин. при 375ОС.

Пример ы 12 и 13. Для сравнения получают композиционный материал на основе полиэтилена по известному способу из материалов, указанных в примерах 5-6, но пропитку ведут . без предварительной деформации заготовки под давлением 5 МПа в течение 20 мин при 125 С. о

Пример 14. Для сравнения получают композиционный материал из полиамида марки П-68 по известному способу из материалов, указанных в примере 7, без деформации заготовки пропиткой под давлением 5 МПа в течение 15 мин при !85 С. о

Степень заполнения пор и свойства материалов приведены в таблице.

1242494

Продолжение таблицы

Состав изготовления материала

Состав материалов

Предлагаемый

Известный

Коэффициент заполПриПрочКоэффициент теплоКоэффициент мер для теплонения сравнения пор пор град

То же, при 335

«+1 С в течение

15 мин

0,11 30,11/ 4,3

13,1

О, 03 28, 1/ 0,20

10,15

0,85 33,2/ 11,2

15,3

0,05 28,2/ 0,22

10,1

0,97 42, 1/ 12,66 0,85 33,2/

19,2 15,3

34,0/ О, 21

17, 1

0,80

0,98 43,0/ 0,24

25,0

0,82 35,0/ 0 22

18,0

0,97 43,2/ 0,25

22,3

ВНИИПИ Заказ 3666/25

Тираж 470 Подписное

Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фторопласт-4 пропитан при

315-320 С в течение 15 мин сплавом 507

327. CBH нец, 187 кадмий

ПЭНД пропитан сплавом 407. олово, 407. висмут, 207 свинец при 120+

+1 С в течение 20 мин

ПЭНД пропитан полимерным связующим при о

120+1 С в течение 15 мин

П-68 пропитан полимерным связующим лри

180З-1 С «а

10 мин

Коэффициент запол нения ность, Mila при растяжении/ сжатии проводности

Ккал/М .Ч . град

Прочность

МПа, при растяжении/ сжатии проводности ккал/

М.Ч,