Способ получения композиционных полимерных материалов

 

M. С. Тризно, В. Е. Поляков, О. О. Карапетян, В. И. Редько, (72) Авторы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам получения композиционных полимерных материалов и может быть использовано в различных отраслях техники, где требуются материалы повышенной изотропности, с

5 одинаковой радиопрозрачносгью во всех направлениях, например в радиотехнической промышленности.

Известен способ получения полимерных композиционных материалов, включающий обработку наполненной полимерной компо эиции в процессе отверждения ультразвуковыми колебаниями (1).

Указанный способ обеспечивает относительно равномерное распределение наполнителя в связующем, однако полученные материалы не являются изогропными.

Наиболее близким из известных решений является способ получения полимерных композиционных материалов, включающий обработку наполненной полимерной композиции в процессе отверждения ультразвуковыми колебаниями в режиме, обеспечивающем образование стоячих волн )2).

Недостатком известного способа является то, что облучение проводят в какомлибо одном направлении, в результате чего материал обладаег невысокой изотропностью и, следовательно, радионрозрачность его в различных направлениях неодинакова.

Цель иэобретенйя - повышение иэотропности и достижение одинаковой радиопрозрачности материала во всех направлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения композиционных полимерных материалов, включающем обработку наполненной полимерной композиции в процессе отверждения ультразвуком в режиме образования стоячих волн, облучение проводят ажовременно в И-направлениях, где И=2,3, при этом используют дискретный наполнитель, имеющий плотность больше ипи меньше плотности полимерной матрицы, и размеры частиц не равные резонансным. Облучение в разных направле ииях проводят волнами различной длины, ог Хдо 2 Q Х, rae И=1,2,3.

3 857164 4

Способ основан на roM, что под дейст- сеивают через сито с размером ячеек не

-3 вием ультразвукового поля на каждую час- более 2 10 мм и смешивают при темпеа гиду наполнигеля действует импульс сил, ратуре 10-20 С в смесителе с необходиполучаемый частицей при расстоянии падаю" мым количеством микросфер и вспенивающей на нее волны. При этом абсолютная s щего агента в течение 2-10 ч, в зависивеличина силы будет больше в случае, ес- . мости ог типа смесителя и количества поли реакционноспособная среда обладает лучаемого порошка. вязкостью (добавляется сила трения, обу- После этого порошок помещают в форму, словленна звуковым полем), если части- поверхности которой обработаны антиадгеца характеризуется поглощающими свойст- О зивом. Tph стороны формы выполняют в вами и если движение частиц происходит виде акустических плоско вогнутых линз, в в стоячей волне. Под действием импульса фокусах которых расположены три пьезосил частицы перемещаются в звуковом по- электрических преобразователя с концентле таким образом, чтобы занять места, раторами, являющимися источниками сферисоответс вующие минимуму потенциальной 5 ческих упругих волн. Сами преобразователи энергии, причем длячастоты с плотностью нагружены электрически на генераторы си 0,4 Р среды этими местами явля- нусоидальных сигналов через усилители ются узлы колебательной скорости стоячей мощности и расположены q кюветах, заползвуковой волны, а для частиц с плотностью ненных жидкостью, форму с порошком и

n y 0,4 р среды пучности. В случае по- >о пьезоэлектрическими преобразователями

Г" лых микросфер в узлы устремляются мик- помещают в обогревательную камеру с росферы с радиусом, меньшим длины вол- температурой нагревания 80-140 С. „Темны, в пучности микросферы с радиусом, пературу повышают постепенно в течение большим длины ватны. Изменяя в нулевом 10 ч. После помещения формы в обогренаправлении длину ультразвуковой волны, 5 вательную камеру вспенивающий порошок можно менять плотность упаковки дискрет- облучают с трех сторон ультразвуковыми ного наполнигеля и тем самым управля ь волнами до времени гелеобразования, посраспределением дифференциальной плотнос- ле.чего отверкдают композицию по сгупенти, а также механическими свойствами чатому режиму в течение 9 ч при темпематериала. В результате отверждения ча- Зо ратуре 80 140ОС. стицы наполнитзпя замораживаются в уз- Пример 2. Композицию сосгавлялах и пучностях колебательной скорости ют из эпоксидной смолы ЗЛ-20, отвердистоячей ультразвуковой волны и таким об- . геля триэганоламина и дискретного наполразом получают полимерный композицион- нителя в виде стеклянных полых микроный материал с регулярной макрострукту- 5 сфер. рой, Стеклянные микросферы отбирают (orПример 1. Реакционноспособную сеивают) таким образом, что их диаметр смесь составляют иэ порошкообразного заведомо меньше длины упругой волны, а эпоксидно-новолачного блок-сополимера плотность микросфер составляет величину марки 6Э18Н60 с температурой размяг- 4О меньшую чем плотность полимерной матричения 45-65 С, вспенивающего агента о цы. Отверждение полимерной матрицы про4ХЗ-57 и дискретного наполнигеля в ви- изводят в термостате при 80-100 С в де стеклянных попых микросфер. течение 6 -8 ч. Реакционноспособную

Вспенивающий агент предназначен для смесь озвучивают в трех направлениях в. образования газовых пор, преимуществен- режиме стоячих волн в течение ЭO мин

45 но закрытоячеистого типа, которые с дос- до времени образования гель-фракции. таточно большой точностью можно предста . Армирование полимерной матрицы при вить как газовые полые сферические обо» указанных условиях носит регулярный халочки, и которые наряду со стеклянными рактер, при этом дискретный наполнигель микросферами предназначены для армирова о (стеклянные микросферы) распределяют в ния полимерного материала. Композиция обьеме в местах, соответствующих узлам представляет сыпучий порошок с насыпным смещений стоячей ультразвуковой волны. ,весом or 0,2 до 0,3 кг/см в зависимос3

Пример З. Реакцибнноспособную ти от содержания микросфер. смесь составляют иэ эпоксидно-новолачноПенопласт на основе указанной компо- го блок-сополимера (на идиголз) (ЗНБС) .

55 зиции получают следующим образог4. марки 6ЭИ60-5. В качестве наполнигеля

Измельченный известным способом применяют окись свинца Ра0 в виде поэпоксидно-новолачный блок-сополимер про- рошкообразного материала. Совмещение

5 887i ингредиентов осушествляют в термостате

6 при 100 С путем перемешивания ультразвуковыми волнами в трех направлениях в кавигационном режиме, после чего устанавливается режим стоячих волн и темперао гуру увеличивают до 180 С. Наблюдается регулярное распределение наполнителя, при этом максимальная концентрация наполнигепя соогветствует пучносгям смешений стоячей волны, гак KBK плотность l0 напопнителя больше плотности полимерной матрицы. Озвучивают смесь до времени образования гель-фракции в течение 20 мин, после чего смесь отверждаюг в: течение

10 ч при 180 С. 15

Пример 4. Реакционноспособную смесь составляют из полиэфирной смолы . марки ПН-1, отвердигеля — нафтенат кобалыа к дискретного напопнигеля — мелкорубпенного стекловолокна. При этом от- 20 дельные частицы напопнигеля имеют размеры меньше длины волны ультразвуковых колебаний.

Частота звукового воздействия имеет значение, равное 100.кГц, а длина волны 2s составляет несколько сантиметров.

Плотность наполнители меньше плотности полимерной матрицы. Отверждение проO изводят в термостате при 80 С в течение

20 мин при озвучиваник в трех направле- Зо киях до времени образования гельфракцик.

Наблюдается регулярное распределение напопнителя в местах, соответсгвуюших узлам смешений стоячих волн.

Испытание огвержденных образцов про- зз. изводят путем измерения степени анизогрокки. Степень аниэотропии контролируют с использованием ультразвуковых, методов путем измерения времени прохождения ультразвуковой волны в трех вэаимоперпенди-<о кулярных направлениях. Прк этом в каче64 Э сгве показателя изотропносги выбирают безразмерный коэффициент (К), равный отношению времени прохождения звука в на-. правлении оси Х ко времени прохождения звука в направлении осей К, у, 2. — соответственно. Причем время прохождения звука вдоль оси Х имеет максимальное значение.

Результаты опытов по примерам 1-4, приведены в табл. 1. для сравнения в табл.

2 показаны коэффициенты, измеренные в материале, в котором напопнигель распределен регулярно только в одном направлении.

Испытания огвержденных образцов, описанных в примерах 1,2,4, производятся на предм"т определения радиопрозрачности в трех направлениях.

Радиопроэрачносгь контролируется с ис, пользованием электромагнитных вопи СВЧдиапазона путем просвечивания в трех взаимоперпендикулярных направлениях. Йлина волны соответствует 8 мм, а измеряется

I интенсивность прошедшей электромагнитной волны. Степень радкопрозрачности характеризуется безразмерным коэффициен.том, I g,.= s

1„ где i = Х, У, 7„соответственно;

?. - интенсивность прошедт шей электромагнитной воины;

g< = максимальное значение прошедшей волны.

Как видно из табл. 2 регулярное распределение дискетного напопнигела в полимерной матрице козвопяег синтезировать

ll0HHMepHble материалы с явно вщэажэкной изотропией свойств к с практически celsaковой во всех направлениях радкоирозрачн остью, о" о„ а

Щ

Ф о"

СЯ

О) о СО

О) о о

CD о"

tQ

О) о о

CD о

Ф о

CD о"

С9

О) о

СЯ

О) о"

° Ч

О) о о

Ф 1 (Ь

С0 о

857164

t о" о

Ф(СО о

CQ

Щ

o" о т( ( Ф о"

К о о л

С9 (О о о

t (o"

tQ

С0 о

t 3 о

9 857164 10

Формула изобретен ия цы, и размеры частиц - не равныв резонансным.

1. Способ получения композиционных 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юполимерных материалов, включающий обра- шийся тем, что облучение в разных, богку наполненной полимерной композиции s направлениях проводят волнами различной в процессе отверждения ультразвуком -в — длины, ог до 2 54, где И 1,2,Э. режиме образования стоячих волн, о тФ л и ч а ю шийся тем, что, с целью Источник и информации повышения изотропности и достижения принятые во внимание при эксйертиэе одинаковой радиопрозрачности матерлала о 1. Авторское свидетельство СССР по во всех направлениях, облучение проводят . заявке % 2517746/23-05, одновременно; в g- направлениях, где = кл. С 08 J 3/28, 1978.

2,3, при этом используют дискретный 2. Басов Н. И. и др. Виброформированапопнитель, имеющий плотность больше ние полимеров, A., Химия, 1979, с, 35, или меньше плотности полимерной м" три- 1 64,85-87,93 (прототип).

Составитель А. якимов

Я.. Лазаренко Те вд М.Рейвес Корректор" С. Шекма

Заказ 7139/38 Тираж 530 Подписное

ВЯИИПИ Государсгвеюев.о вкомитега СССР по делам изобрежнай а етарытий

113035, Москва,, Ж-Зф, Ра. наб., д. 4/5

Фепмя ЙЙЙ Пегенг, г. weeps, ул. Проектная, 4