Композиция для получения прозрачного хрупкого полимерного материала

 

Изобретение относится к получению прозрачного полимерного материала для изготовления защитной оболочки, обеспечивающей фиксацию эластичного шнурового изделия (взрывной элемент) к внутренней поверхности остекления, подлежащего разрушению. Изобретение направлено на создание защитной оболочки, обеспечивающей безопасное разрушение защитной оболочки и остекления при взрыве эластичного шнурового изделия. Указанный технический результат достигается композицией, включающей 15 20 мас.ч метилметакрилата; 80 85 мас. ч. бутилметакрилата и на 100 мас.ч. смеси мономеров 15 18 мас.ч. диметакрилатэтиленгликоля; 1,5 2,5 мас.ч. дибутилфталата и 0,1 0,3 мас.ч. бензоина. 1 табл.

Изобретение относится к химии полимеров, в частности получению прозрачного полимерного материала для изготовления профиля, обеспечивающего фиксацию эластичного шнурового изделия (ЭШИ) к внутренней поверхности остекления, подлежащего разрушению.

Для современной техники актуальна проблема экстренного разрушения элементов остекления замкнутых пространств (боксов, кабин, салонов и т.д.) в аварийных ситуациях, например при загазованности, пожарах, для обеспечения быстрой эвакуации пеpсонала при исключении возможности использовать штатные выходы.

С этой целью в конструкциях остекления должно быть предусмотрено специальное устройство, служащее для его разрушения.

В случаях выполнения остекления из органического стекла указанное устройство должно представлять специальный полимерный контур определенного профиля (защитная оболочка), содержащий взрывной элемент (ЭШИ) направленного действия. Данный контур должен быть надежно прикреплен к детали остекления (органическому стеклу) без оптических дефектов и одновременно обеспечивать после разрушения отсутствие осколков от остекления и защитной оболочки, способных поразить обслуживающий персонал.

Защитная оболочка, содержащая ЭШИ и приклеенная к детали остекления, должна соответствовать следующим требованиям: иметь профиль, обеспечивающий фиксацию цилиндрического (или полуцилиндрического) ЭШИ; обеспечивать гарантированный "рез" органического стекла; допускать приклейку к детали остекления; создавать минимальные зрительные помехи обслуживающему персоналу; иметь ресурс, температурные пределы эксплуатации и другие показатели, соответствующие показателям ЭШИ и остекления; при разрыве ЭШИ оболочка должна разрушаться на осколки, не способные поразить обслуживающий персонал (при испытаниях не поражать контрольный экран).

Для испытания на "рез" и поражение контрольного экрана готовят конструкционные образцы их оргстекла размером 500 х 250 х 9 мм с использованием ЭШИ (ТУ 84-501-61-88) и профилированных оболочек длиной 450 мм с канавкой в центре для укладки ЭШИ. Для оценки поражения в качестве экрана используют ткань НТ-7 (стеклоткань, покрытая силиконом толщиной 0,2 мм), расположенную на расстоянии 200 мм от испытуемого образца.

Исходя из требований, предъявляемых к защитной оболочке по оптическим характеристикам, ресурсу и другим показателям, наиболее подходящими материалами для ее изготовления должны быть (мет)акриловые сополимеры, обеспечивающие хорошую прозрачность и совместимость с оргстеклом на основе полиметилметакрилата.

Наиболее близким к предлагаемому является материал, полученный из композиции следующего состава: 50-90% алкил (С₁-С₄)метакрилата, 5-40% алкил(С₁-С₁₂)акрилата и 5-45% полиэтоксилированного продукта, содержащего (мет)акрилатные группы. Согласно примеру смесь из 69,7 мас.ч. метилметакрилата, 10 мас. ч. бутилакрилата, 20,0 мач.с. диметакрилатполиэтиленгликоля (мол.в.600), 0,03 мас.ч. азодиизонитрила изомасляной кислоты форполимеризуют до консистенции сиропа. После охлаждения в смесь добавляют 0,3 ч диметакрилаттриэтиленгликоля и инициатор полимеризации, содержащий 2 ч. трет-бутилового эфира пермалеиновой кислоты, 1,6 ч. лаурилмеркаптана и 1 ч. раствора активатора. Полимеризацию смеси осуществляют между пленками при 50^оС до получения эластичной прозрачной бесцветной пленки. Защитная оболочка из указанного материала при взрыве ЭШИ обеспечивает "рез" органического стекла, но поражает контрольный экран осколками размером 3-15 мм.

Изобретение направлено на создание полимерного материала для защитной оболочки, обеспечивающей безопасное разрушение защитной оболочки и остекления при взрыве ЭШИ (при испытаниях отсутствие поражений контрольного экрана в виде сквозных отверстий).

Указанный технический результат достигается тем, что композиция для получения прозрачного хрупкого полимерного материала, включающая метилметакрилат, сшивающий агент и инициатор полимеризации, в отличие от известной содержит в качестве сшивающего агента диметакрилатэтиленгликоля, в качестве инициатора полимеризации бензоин и дополнительно бутилметакрилат и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Метилметакрилат (ММА) 15-20 Бутилметакрилат (БМА) 80-85 Диметакрилатэтилен- гликоля (ДМЭГ) 15-18 Дибутилфталат (ДБФ) 1,5-2,5 Бензоин 0,1-0,3 ДМЭГ, ДБФ и бензоин взяты на 100 мас.ч. смеси мономеров.

Предлагаемый материал по деформационно-прочностным свойствам близок к материалу по прототипу: прочность (МПа), относительное удлинение (%) и температура стеклования (^оС) равны соответственно 24-32, 5-9, 85-91 (для предлагаемого изобретения) и 28-33, 7-12, 76-88 (для прототипа). Потому исключение поражения контрольного экрана при использовании предлагаемого материала в качестве защитной оболочки при взрыве ЭШИ было неочевидно.

П р и м е р 1. Предварительно заполимеризованную до 25% композицию следующего состава, мас.ч. ММА 20 БМА 80 ДМЭГ 18 ДБФ 2 Бензоин 0,2 помещают в форму из органического стекла, имеющую внутреннюю полость профиля, обеспечивающего фиксацию полуцилиндрического ЭШИ. Перед заливкой композиции форма обрабатывается антиадгезивом полиизобутиленом, наносимым на поверхность формы в виде 0,5% -ного раствора полиизобутилена в бензине с последующей сушкой при температуре 80^оС в течение 2 ч. Композицию отверждают под УФ-облучением в течение 4 ч, после отверждения форму раскрывают и извлекают профилированную оболочку. Затем в имеющийся в оболочке центральный канал вставляют ЭШИ полуцилиндрической формы и защитную оболочку приклеивают к пластине из органического стекла толщиной 9 мм. Для приклеивания используют клеевую композицию того же состава, что и для получения оболочки.

Указанную композицию наносят на поверхность защитной оболочки и укладывают на поверхность оргстекла. Приклеивание проводят под УФ-облучением в течение 1 ч. Защитная оболочка при взрыве ЭШИ обеспечивает четкий "рез" оргстекла и разрушается на мельчайшие осколки, которые не поражают контрольный экран.

Свойства полимерного материала и результаты испытаний защитной оболочки и профиля, содержащего взрывной элемент, приведены в таблице.

Деформационно-прочностные свойства полимерного материала (прочность при растяжении, σ, МПа и относительное удлинение при разрыве, ε), определяли на образцах из полимерных пластин по ГОСТ 270-75 при температуре 20^оС. Защитную оболочку, приклеенную на органическое стекло, испытывали по температурно-временному режиму: на холодоустойчивость при температуре -60^оС 10 ч и на теплоустойчивость при температуре 80^оС 10 ч.

П р и м е р 2. По примеру 1, но используют композицию следующего состава, мас.ч. ММА 15 БМА 85 ДМЭГ 15 ДБФ 2,5 Бензоин 0,3 и для изготовления профиля применяют форму, внутренняя полость которой позволяет получить защитную оболочку для цилиндрического ЭШИ. Защитная оболочка при взрыве ЭШИ обеспечивает четкий "рез" оргстекла и не поражает контрольный экран осколками.

Свойства полимерного материала и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 3. По примеру 1, но используют композицию следующего состава, мас.ч. ММА 18 БМА 82 ДМЭГ 16 ДБФ 1,5 Бензоин 0,1 Защитная оболочка при взрыве ЭШИ обеспечивает четкий "рез" и не поражает контрольный экран осколками. Свойства полимерного материала и результаты испытаний приведены в таблице.

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНОГО ХРУПКОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, включающая метилметакрилат, сшивающий агент и инициатор полимеризации, отличающаяся тем, что она содержит в качестве сшивающего агента диметакрилатэтиленгликоля, в качестве инициатора бензоин и дополнительно бутилметакрилат и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Метилметакрилат 15 20
Бутилметакрилат 80 85
и на 100 мас.ч. смеси метилметакрилата и бутилметакрилата
Диметакрилатэтиленгликоля 15 18
Дибутилфталат 1,5 2,5
Бензоин 0,1 0,3

РИСУНКИ

Рисунок 1