Способ получения композиционных полимерных материалов

(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, с5 одинаковой радиопрозрачносгью во всех направлениях, например в радиотехнической промышленности.Известен способ получения полимерных композиционных материалов, включающий обработку наподненной попимерной компот эиции в процессе отверждения ультразвуковыми копебаниями 1).Указанный способ обеспечивает огносьтепьно равномерное распределение напопнитедя в связующем, однако подученные материалы не являются изогропными.Наибопее близким из известных решений является способ подучения полимерных композиционных материалов, включающий обработку наполненной полимерной композиции в процессе отверждения ультразвуковыми копебаниями в режиме, обеспечивающем образование стоячих волн Г 23. 2Недостатком известного способа является то, что облучение проводят в каком- либо одном направлении, в резудьгаге чего материад обпадаег невысокой изотропностью и, следовагедьно, радионрозрачность его в раздичных направдениях неодинакова.Цепь изобретенйя - повышение иэотропности и достижение одинаковой радиопрозрачности материала во всех направдениях.Посгавденная цепь достигается тем, что в способе попучения композиционных поаимерных материапов, включающем обработку нанопенной попимерной композиции в процессе отверждения удьтраэвуком в режиме образования стоячих волн, облучение проводят авовременно в И-направдениях, Где И=2,3, при этом испопьзу 1 от дискретный наподнитедь, имеющий пдотносгь бодьше иди меньше плотности попимерной матрицы, и размеры частиц не равные резонансным. Обдучение в разных направлениях проводят волнами различной длины, ог Хдо 2 й Х, где И=1,2,3.3 857164 4Способ основан на том, что под дейст- сеивают через сито с размером ячеек не-Ъвием ультразвукового поля на каждую час- более 2 10 мм и смешивают при темпеотицу наполнителя действует импульс сил, ратуре 10-20 С в смесителе с необходиподучаемый частицей при расстоянии падаю- мым количеством микросфер и вспенивающей на нее водны. При этом абсолютная 5 щего агента в течение 2-10 ч, в эависивеличина силы будет больше в случае, ес- . мости от типа смесителя и количества поли реакционноспособная среда обладает лучаемого порошка.вязкостью (добавляется сида трения, обу- После этого порошок помешают в форму,словленна звуковым полем), если части- поверхности которой обработаны антиадгеца характеризуется ноглощающими свойст зивом. Три стороны формы выполняют ввами и если движение частиц происходит виде акустических плоско вогнутых линз, вв стоячей волне, Под действием импульса фокусах которых расположены три пьезосил частицы перемешаются в звуковом по- электрических преобразователя с концентле таким образом, чтобы занять места, раторами, являющимися источниками сферисоответствующие минимуму потенциальной 15 ческих упругих волн. Сами преобразователиэнергии, причем ддячастоты с плотностью нагружены электрически на генераторы сис 0,4среды этими местами явля- нусоидальных сигналов через усилителиются узлы колебательной скорости стоячей мощности и расположены в кюветах, заползвуковой волны, а ддя частиц с плотностью ненных жидкостью, форму с порошком иа0,4среды пучности. В случае попьезоэлектрическими преобразователямиГ"лых микросфер в узлы устремляются мик- помещают в обогревательную камеру сросферы с радиусом, меньшим длины вод- температурой нагревания 80-140 С. Темны, в пучности микросферы с радиусом, пературу повышают постепенно в течениебольшим длины водны. Изменяя в нулевом 10 ч. После помещения формы в обогренаправлении длину ультразвуковой волны, 5 вательную камеру вспенивающий порошокможно менять плотность упаковки дискрет- облучают с трех сторон ультразвуковыминого наполнителя и тем самым управлять волнами до времени гелеобразования, посраспределением дифференциальной плотнос- ле.чего отверждают композицию по ступенти, а также механическими свойствами чатому режиму в течение 9 ч при темпематериала. В результате отверждения ча- Зо ратуре 80 140 ОС,стицы наподнитэпя замораживаются в уз- П р и м е р 2. Композицию составлялах и пучностях колебательной скорости ют из эпоксидной смолы ЗЛ, отвердистоячей ультразвуковой волны и таким об- . теля триэтаноламина и дискретного наполразом получают полимерный компоэицион- нителя в виде стеклянных полых микроный материал с регудярной макрострукту- З 5 сфер.рой, Стеклянные микросферы отбирают (отП р и м е р 1, Реакционноспособную сеивают) таким образом, что их диаметрсмесь составляют иэ порошкообразного заведомо меньше длины упругой волны, аэпоксидно-новолачногоблок-сополимера плотность микросфер составляет величинумарки 6 Э 18 Н 60 с температурой размяг О меньшую чем плотность полимерной матричения 45-65 С, вспенивающего агентаоцы. Отверждение полимерной матрицы про 4 ХЗи дискретного наполнителя в ви- изводят в термостате при 80-100 С вде стеклянных попых микросфер. течение 6-8 ч. РеакционноспособнуюВспенивающий агент предназначен ддя смесь озвучивают в трех направлениях вобразования газовых пор, преимуществен- режиме стоячих водя в течение 30 мин45но закрытоячеистого типа, которые с дос- до времени образования гель-фракции.таточно большой точностью можно предста- . Армирование полимерной матрицы привить как газовые полые сферические обо указанных условиях носит регулярный халочки, и которые наряду со стеклянными рактер, при этом дискретный наподнительмикросферами предназначены для армирова 5 (стеклянные микросферы) распределяют вния полимерного материала. Композиция обьеме в местах, соответствующих узлампредставляет сыпучий порошок с насыпным смещений стоячей ультразвуковой волны.,весом от 0,2 до 0,3 кг/см в зависимос 3П р и м е р 3, Реакцибнноспособнуюти от содержания микросфер, смесь составляют иэ эпоксидно-новолачноПенопласт на основе указанной компо- го блок-сополимера (на идитолз) (ЗНБС)55зиции получают следующим образом. марки 6 ЭИ 60-5, В качестве наполнителяИзмельченный известным способом применяют окись свинца .Р 30 в виде поэпоксидно-новолачный блок-сополимер про- рошкообразного материала, Совмещение5 8871ингредиентов осуществляют в термостате6при 100 С путем перемешивания ультразвуковыми волнами в трех направлениях вкавигационном режиме, после чего устанавливается режим стоячих волн и темпераотуру увеличивают до 180 С. Наблюдается регулярное распределение наполнитепя,при этом максимальная концентрация наполнигепя соответствует пучносгям смешений стоячей волны, гак как плотность 0напопнителя больше плотности полимернойматрицы. Озвучивают смесь до времениобразования гепь-фракции в течение 20 мин,после чего смесь отверждаюг в: течение10 ч при 180 С, 15П р и м е р 4. Реакционноспособнуюсмесь составляют из полиэфирной смолымарки ПН, отвердигеля - нафтенат кобальта к дискретного напопнигеля - мелкорубпенного стекловолокна. При этом отдельные частицы напопнигеля имеют размеры меньше длины волны ультразвуковыхколебаний.Частота звукового воздействия имеетзначение, равное 100.кГц, а длина волны 25составляет несколько сантиметров,Плотность наполнители меньше плотности псаимерной матрицы. Отверждение проРизводят в термостате при 80 С в течение20 мин при озвучиваник в трех направлекиях до времени образования гельфракцив.Наблюдается регулярное распределение напопнителя в местах, соответсгвуюших узлам смешений стоячих всан.Испытание огвержденных образцов про- зз,изводят путем измерения степени анвзогропви. Степень аниэотропии контролируютс использованием ультразвуковых.методовпутем измерения времени прохождения ультразвуковой волны в трех вэаимоперпенди-фОкулярных направлениях, При этом в каче.64сгве показателя изотропносги выбираютбезразмерный коэффициент (К), равный отношению времени прохождения звука в на-.правлении оси Х ко времени прохождениязвука в направлении осей К,у, 2. - соответственно. Причем время прохождениязвука вдоль оси Х имеет максимальноезначение.Результаты опытов по примерам 1-4, приведены в табл, 1. Для сравнения в табл.2 показаны коэффициенты, измеренные в материале, в котором напопнигель распределенрегулярно только в одном направлении,Испытания огвержденных образцов, описанных в примерах 1,2,4, производятсяна предм"т определения радиопроэрачностив трех направлениях.Радиопроэрачносгь контролируется с ис-., пользованием электромагнитных всан СВЧщщдиапазона путем просвечивания в трех взаимоперпендикулярных направлениях, Длинаволны соответствует 8 мм, а измеряетсяинтенсивность прошедшей электромагнитной волны. Степень радкопрозрачности характеризуется безразмерным коэффициен.том,щщщ1где с = Х, Ч, 7, соответственно;1 - интенсивность прошед 4шей электромагнитнойволны;=максимальное значениепрошедшей волны.Как видно вэ табл. 2 регулярное распределение дксврегного напопнвгеля в полимерной матрице позволяет свнгезвровагьполимерные матервалы с явно выраженнойизотропией свойств к с практически одинаковой во всех. направлениях радвовроврачн остью.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- щ и й с я тем, что облучение в разных, богку нанолнвнной полимерной композиции 5 направлениях проводят волнами различной в процессе отверждения ультразвуком -в длины, от Л до 2 1 Л, где И 1,2,3. режиме образования стоячих волн, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью Источники информации, повышения изотропности и достижения принятые во внимание при эксйертиэе одинаковой радиопрозрачности материала о 1, Авторское свидетельство СССР по во всех направлениях, облучение рроводят . заявке % 2517746/23-05, одновременно;в И- направлениях, где И= кл, С 08 Х 3/28, 1978,2,3, при этом используют дискретный 2. Басов Н. И. и щ. Виброфермированапопнитель, имеющий плотность больше ние полимеров, АХимия, 1979, с, 35, или меньше плотности полимерной м" три ф 64,85-87,93 (прототип).Составитель А. ькимовК,. Лазаренко Те вд М.Рейвес Корректор С. ШекмаЗаказ 7139/38 Тираж 530 ПодписноеВЯИИПИ Государствеана о вкомитега СССРпо делам иэобрежнай и еащытий113035, Москва, Ж-Зф, Ра, яаб., д. 4/5Фепввв ййй Петенгф, г. Уацщод, ул. Проектная, 4