Способ получения композиционного полимерного материала

(5 БРЕТЕ АН О ЕЛЬСТВ лополимерных И.Ворон В.В.Сн ова цев,ков,5, кл.С 08 во СССР 30.04.83 Я КОМПОЗ МАТЕРИАЛ получения материало ов машин, ого нагруж рпусных дет Акомдля рабоения алей ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт механики метсистем АН БССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИ ОННОГО ПОЛИМЕРН.ОГО (57) Изобретение касается позиционных полимерных изготовления деталей узл тающих в условиях высок опор скольжения валов, ко Изобретение относится к композиционным полимерным материалам для изготовления деталей узлов машин, работающих вусловиях высокого нагружения, опор скольжения валов, корпусных деталей и может найти применение для оборудованияпрокатных станов, станкостроении, сельскохозяйственного машиностроения, в оборудовании химической и ромы ш лен ности.Цель изобретения - повышение прочностных свойств, таких как разрушающего напряжении при растяжении, изгибе, сжатиии ударной прочности,Способ осуществляют следующим образом,может найти применение в станкостроении, сельскохозяйственном машиностроений. химической промышленности и позволяет повысить прочностные показатели материалов, Способ состоит в термообработке предварительно аппретированного наполнителя в электрическом поле переменной напряженностью (Е) 50-300 В/см или в поле коронного разряда напряженностью 2,0- 80 кВ/см, измеряющейся по формуле Е=КТ, где К - коэффициент, характеризующий величину градиента, напряженности электрического поля; Т - время термообработки, равное 10-20 мин, При этом К=2,5-30 А/мин см для поля напряженностью 50-300 В/см и 0,1-8,0 кВ/мин см для поля коронного разряда. Изобретение позволяет также снизить энергозатраты и повысить производительность труда за счет уменьшения температуры и времени термообработки. 2 табл. Наполнитель обрабатывают аппретом, после чего производят его термообработку между электродами в электрическом поле переменной напряженности 500-300 В/см или в поле коронного разряда напряженности 2-80 кВ/см, рассчитанной по зависимости Е = КТ, выведенную математической обработкой экспериментальных данных, Величину напряженности электрического поля повышали путем увеличения напряжения, подаваемого на электроды в процессе термообработки напол нителя. Коэффициент К характеризует величину градиента напряженности поля во времени.ала на основе ПА нанитель обрабатывают етраоксисилана, после ермообработку между грическом поле пере)сти до 80 В/см, изависимости Е=КТ, равным 12, время терн, По окончании терок ПА наносили на геля. Кронштейны иэгорессованием в форме 1 а и температуре 220- кронштейны из компоиала, полученного 5 ом, увеличивают разие при растяжении СО изгибе со 190 до 226 рную вязкость с 41 до готавливают подшипия из композиционнове ЛБ марки ЛБС 1 и олнитель, обработанс, термообрабатываи в переменном поле напряженностью до ейся по зависимости взят равным 8, вре мин, По окончании ропитывают ЛБ и су- о Зч,П мого при 1 вом ие 5-6 мин. Изготавлиор скольжения иэ ериала, полученного ом, повышают разрупри сжатии с 120 до со 100 до 209 МПа и до 105 Дмавливают уплотнения оса из композиционснове ПВХ и наполтель, обработанный обрабатывают между нном поле короннонностью 2,0 кВ/см, исимости Е= КТ. Коравным 0,2, время н, По окончании терель смешивают в лагранулами ПВХ до смеси, Уплотнениям литья под давлениате. Температура певая подшипники о композиционного ма предлагаемым,спасо шающие напряжени 280 МПа, при изгибе ударную вязкость с 4 П римерЗ, Изгоклапана бурового наного материала нанителя ЛН. Наполнаппретом СКДтермэлектродами в перемго разряда напряжизменяющейся по заэффициент К взялитермообработки 10 ммообработки наполнипастном смесителеполучения однородноизготавливают методем на термопластавто В случае поля с переменной напряженностью К=2.5-30 В/мин см, а в случае полякоронного разряда К - -0,1-8,0 кВ/мин см,Температура термообработки типоваядля обработанных аппретами материалов, 5По окончании термообработки в электриче ском поле аппретированный наполнительсовмещают с полимерным связующим. Совмещение лавсановых нитей (ЛН) осущест-вляют путем смешивания гранул полимера 10, в лопастном смесителе до получения однородной смеси, При применении в качествесвязующего бакелитового лака (ЛБ), пропи,.танные им фениленовые нити (ФН) сушат в, сушильном шкафу при 50 С в течение 3 ч. 15Образцы для испытания изготавливали путем прямого прессования (давление ЗО 40 МПа при 145-150 С) с предварительным, подогревом до 120 С в течение 5-6 мин. Изприготовленной смеси на основе термопластичного связующего и лавсановых нитей, образцы для испытаний формовали мето, дом литья под давлением. Технологическиережимы переработки выбирали в зависимости от применяемого связующего. В данном 25случае температура переработки составляла 180-190 С, давление литья 50 МПа, Приприменении в качестве армирующего наполнителя стекловолокна (СТ) совмещениес полимерным связующим осуществляли 30путем нанесения порошка полиамида накаждый слой армировки. Образцы для испытаний изготавливали прямым прессова нием. Давление прессования 200 Мпа,температура переработки 220-250 С. 35Для проверки способа были выбраны, следующие материалы; полиамид 6(ПА); лак,бакелитовый (ЛБ) марки ЛБС, поливи, нилхлорид (ПВХ)-пластикат марки ПЛ, Вкачестве наполнителей применяли ткани из 40стеклянных нитей, фенилоновые нити (ФН),лавсановые нити (ЛН),Аппретирование наполнителей производили аппретами марок лаурокс, СКДисиликоновым аппретом, представляющим 45собой 3;-ный раствор тетраоксисилана(С 8 Н 20045),У полученных образцов определяли соответственно разрушающие напряженияпри растяжении, сжатии и изгибе. Испытания проводили на разрывной машине ЕД при скорости нагружения 50 кгс/с, Ударнуювязкость определяли с помощью маятникового коп ра УД.Данные о составах композиционного 55материала, технологическим параметрамтермообработки наполнителя и прочностные характеристики приведены в табл.1.П р и м е р 1, Изготовление кронштейновкрепления вала. Их изготавливают из композиционного мате и полнителя СТ. Напо 1 Зо-ным раствором чего производят его электродами в элек менной напряженн меняющейся по Коэффициент К взят мообработки Т=15 м мообработки поро каждый слой наполни тавливали прямым при давлении 100 М 250 С. Изготавливая зиционного мате предлагаемым спосо рушающее напряжен120 до 196 МПа, пр МПа и повышают уд 68 кДж м 2Пример 2,И ники опоры скольже го материала на осн наполнителя ФН, На ный апп ретом Лаурек ют между электрода коронного разряда 80 кВ/см, изменяю Е=КТ, Коэффициент мя термообработки Т термообработки ФН шатссулильном шкафу при 50 С в течение дшипники изг тавливали путем прярессования при давлении 30-40 МПа 150 С с предварительным подогре С в теченреработки 180-190 С, давление литья до 50 МПа, Изготавливая уплотнения из композиционного материала. полученного предлагаемым способом, повышают разрушающие напряжения при растяжении с 39,7 до 82 МПа, при изгибе с 44,2 до 89,7 МПа.П р и м е р 4, Изготавливают лицевую панель приборной доски из композиционного материала на основе ПА и наполнителя из СТ. Наполнитель обрабатывают 3%-ным раствором тетраоксисилана, после чего производят его термообработку между электродами в электрическом поле переменной напряженности до 300 В/см, изменяющейся по зависимости Е= КТ. Коэффициент К взят равным 15, время те рмо о бра ботки 20 мин. По окончании термообработки порошок ПА наносят на каждый слой армировки. Панель изготавливают прямым прессованием в форме при давлении 100 МПа и температуре 220-250 С. Изготавливая панели из композиционного материала, полученного предлагаемым способом, увеличивают разрушающие напряжения при растяжении со 120 до 232,7 МПа, при изгибе - со 190 до 256,6 МПа, ударную вязкость с 41 до 87,5кДж2 П р и м е р 5. Изготавливали поддоны коробки передач из композиционного материала на основе ЛБ и наполнителя ФН. Наполнитель обрабатывали аппретом Лаурокси термообрабатывали между электродами в электрическом поле переменной напряженности до 50 В/см, изменяющейся по зависимости Е=-КТ. Коэффициент К взят равным 5, время термообработки Т=10 мин. По окончании термообработки ФН пропи- тывалиЛБ исушили всушильном шкафупри 50 С в течение 3 ч; Поддоны изготавливали путем прямого прессования при давлении 30-40 МПа, при 145-150 С с предварительным подогревом до 120 С в течение 5-6 мин. Изготавливая поддоны из композиционного материала, полученного предлагаемым способом, повышают Разрушающие напряжения при сжатии со 120 до 193,6 УПа, при изгибе со 100 до 136,3 УПа, ударную вязкость с 40 до 73,7 --кДж2П р и м е р 6, Изготавливали листовойматериал из композиционного материалана основе ПА и наполнителя СТ. Наполнитель обрабатывали Зо -ным раствором тетраоксисилана, после чего производили еготермообработку между электродами в переменном поле коронного разряда напряженностью до 40 кВ/см, изменяющейся позависимости Е= КТ, Коэффициент К взялиравным 2,7, время термообработки 15 мин,По окончании термообработки ПА наносилина каждый слой армировки. Листы изготавливали прямым прессованием при давлении110 УПа и температуре 220-250 С. Изготавливая листы из композиционного материала, полученного предлагаемым способом,увеличивают разрушающее напряжение со120 до 268,8 МПа, при изгибе с 190 до 284,4МПа, ударную вязкость с 41 до 98,2кДжмВ табл,2 приведены данные, подтверждающие технологичность процесса по сравнению с известным,Формула изобретенияСпособ получения композиционногополимерного материала на основе термопласта и волокнистого наполнителя, включающий термообработку наполнителя споследующим воздействием электрического поля, совмещения наполнителя с термопластом и плавление, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения прочностныхсвойств материала, снижения энергоемкостии повышения производительности процесса,осуществляют термообработку предва 40 рительно аппретированного наполнителя втечение 10-20 мин в электрическом поле переменной напряженностью 50-300 В/смили в поле коронного разряда напряженностью 2,0-80,0 кВ/см, изменяющейся по45 фоРмуле Е= КТ, где К - коэффициент, характеризующий величину градиента напряженности электрического поля, а Т -время термообработки, причем К=2,530,0 В/мин,см в случае поля с переменнойнапряженностью и К= 0.1-8,0 кВ/мин.см вслучае поля коронного разряда.+ иаиолЛиирет иаирлжсиие ср, ИПа си", ИИ иитель блИйа Ко эффицисит К кй мии,Т)ииеврс мялни икДж ратура,СВ/си сй/см си Силановый 300 1 О 30 140 224,4 232, 7 1782 85,4 96,1 233,2 256,6 212,5 223,:3 225,8 81, 1 300 20 15 140 87,5 50 1 О 140 62,7 50 20 2,5 10 65,6 180 1 15 12 140 73,9 СК" 1 СКЛС КД- СКД300 1 О 30 110 70,6 741 86,4 76,3 300 20 15 110 9,8 79,8 50 1 10 11 О 42, 2 56,3 )2,7 2 6,9220,1 193,6 198,4 2047 55,7 56,4 2,5 О 63,2 61,5 180 15 15 12 . 10 68,Лаурокс Лауракс300 30 1 ОО 92. 4 300 20 15 00 94,3 73,7 50 2,5 160 76,1 180 15 100 140 280,3 Снлановый 97,3 140 290,5 1029 95,5 02 140 251 0,1 140 262,2268,896,:3101, 7 92,8 2,7 140 98,2 ИВХ+ШШЗХ+ИНПВХлШИВХ+ сЦПВХ+ЛНЛБ+ФНЛБ+ФНЛБ+ФНЛБ+ФНЛБ+ФН СК 1-1 СКЦ-1 О 95,2 91,6 1 08,6 95,4 0,2 23 11 О 822 89,7 68,8 О, 1 11 О 83,9 96,4 73,8 11 О 27 89,4 102, 1 209,3 84,26 ЛаураксЛаурокс11 О 280,8 286,2 2484 254,8 264, Э05,9 07,5 80 20260 27 11 О 216 0,2 11 О 1846 190,1 1987 99,Э 2,0 20 40 15 0,4 1 О 99,6 30 2,7 110 102,4 Известный с 31 нл+стИВХ+ЛНИВС+ФН СилаовьШС КД Лаурокс300 156,3 192,839,6,25 74)32 25 1 О Э 64 31,5 25 171,2 110 68,3 Известный 1 Э 4 ПВХ+ЛН ПВХ+ЛН 80 20 2,0 20 110 38)3110 31,1 40,4 31,4 35 Только ьчя образцов на основе ЛБ+ФН. ПЛ+ СТ Л+СТ Э ИЛ+ СТ ИЛ+СТ 5 ИЛ+ОТ 6 ПВХ+ЛН 7 ИВХ+ЛН 8 ИВХ+3 Ш 9 ИХ+ЛИ 1 О ПВХлЛН 1 ЛБ+ФН 12 ЛБ+ФН 13 ЛБ+ФН 14 ЛБлфй 15 ЛБ+ФН 16 ИЛ+СТ 17 ПЛ+СТ 18 ПЛ+ СТ 19 ИЛ+СТ 20ПЛ+СТ1 сжими терллообработки изиолнигелн 80 1 с 80 202,0 О 2,0 20 40 15 80 10 80 20 2,0 10 20 20 40 15 80 1 О Проииос гиыс карс,ктеристлки 60,4 171,8 136,3 141,2 1547 2953 302,6 267,1 278, 1 284,4101662998Таблица 2Составитель Г,ПлатошкинаРедактор М.Недолуженко Техред М,Моргентал Корректор Т,ПалийЗаказ 2236 Тираж 326 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101