Полимерная композиция для полирования оптических деталей

(9) ( 1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ неорганической В.И.Дубкова, А.И.Буря ченкова, И.В.Ширина чеславова и Т.А,Скляр ельство СССР31/00, 1970.(71) Институт общеймии АН БССР(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к получению полимерных композиций, используемых Изобретение относится к получению полимерных композиций, предназначенны для полирования оптических деталей и волновому методу. Цель изобретения - повышение тепло- стойкости и полирующей способности в условиях воздействия высокочастотных механических колебаний.В композиции используются в качестве разбавителя низкомолекулярные алифатические зпоксидные смолы Эили УП,Порошкообразный наполнитель(мелкодисперсные частицы, включающие алюминий и гидвоксид алюминия) получают на основе отходов процесса металлизации алюминием наружных поверхностей металлических труб.Процесс металлиэации труб включает очистку, подсушку труб, обезжиривание, очистку от окалины и старой краски наружной поверхности труб при помощи горелочного устройства, щеточной очистки и(я)э С 08 . 63/00; С 09 6 102; С 08 К 3/00, 7/04 (С 08 К 3/00, 3:04, 3:08, 3:20 ) для полирования оптических деталей по волновому методу. Изобретение позволяет повысить темлостойкость до 255 по ВИКа и полирующую способность в условиях воздействия высокочастотных механических колебаний эа счет дополнительного содержания в композиции порошкообразного наполнителя - смеси алюминия и гидроксида алюминия в массовом соотношении (30- 97):(3-70), графита и разбавителя - алифатической низкомолекулярной эпоксидной смолы. Полимерная композиция содержит, мас.ч.: эпоксидную смолу 100; фосфорилированное углеродное волокно 100-140; порошкообраэный наполнитель 50-110; графит 10-25; раэбавитель 20-35. 3 табл. дробеструйной камеры и собственно металлизации А покрытием в камере металлизации при помощи двух металлизаторов типа ЭМ-67 методом электродуговой металлиэации. Камера выполнена с точки знрения аэродинамики так, чтобы отложение пыли в ней исключалось.В технологическом процессе образуется алюминиевая пыль, которая через вентиляционный воэдуховод попадает в пылеуловитель ПВМКБ, заполненный водой, а оттуда собирается в емкости,Полученные отходы высушивают, измельчают в ступке и просеивают через сито 0,09 меш.Рентгеноструктурный анализ отходов показывает содержание алюминия 97-30 и А)(ОН)з 3 - 70.П р и м е р 1. Эпоксидную смолу (100 мас.ч.) разогревают при 60-70 С в течение 15 - 20 мин, вводят раэбавитель Э - 181 ипи УП(20 мас.ч.). перемешивают при на 164701610 20 30 гревании до образования гомогенного состава. Затем последовательно вводят напол нители: фосфорсодержащее углеродное волокно (100 мас,ч.), порошкообразный наполнитель, содержащий А 1:А 1(ОН)з в соотношении 40;60 (50 мас.ч.) и графит (10 мас.ч,). Предварительно волокно и порошки сушат при 110 - 120 С в течение 3-4 ч. Полученную композицию тщательно перемешивают при нагревании на водяной бане, Отвержение композиции под давлением 5-15 кг 7 см осуществляют по следующему режиму; температура 100 С, время 2 ч; 120 фС, время 3 ч;150 С, время.4 ч; 170 С, время 5 ч; 2000 С, время 8 ч; 230 С, время 3 - 4 ч,Испытания отвержденных составов композиций на теплостойкость по ВИКа и кислородный индекс проводят по стандарту, Испытания на износостойкость проводят в условиях сухого трения на образцах в форме цилиндров высотой 9 + 0,5 мм и диаметром 10 + 0,5 мм на дисковой машине трения, Удельное давление на образцы составляет 0,6 МПа, скорость скольже- ния 1 и/с, длина пробега 1000 м, Материал контртела - сталь 45, Величину износа определяют на аналитических весах по уменьшению массы образцов,Полирующую способность углеволокнистой композиции определяют при полировании торцовой поверхности дисков из оптического стекла марки К 8, имеющих 180 мм и толщину 20 мм. Стержни из углеволокнистой композиции диаметром 7 мм и длиной 10 мм вставляют в металлическую оправку, соединенную с электроакустическим преобразователем, который возбуждает в материале круговую упругую волну частотой.60 кГц.В качестве полирующей суспензии используют водную суспензию полирита ПФ-О. Стержень из углеволокнистой композиции прижимают к обрабатываемой поверхности с заданным усилием, обрабатываемой детали сообщают вращение, а инструменту со стержнем - движение подачи. Условия полирования: скорость вращения обрабатываемой детали 63-400 об/мин, подача инструмента 0,015 в ,25 мм/об, усилие на инструменте 0,3 - 3,5 кг,П р и М е р 2, Приготавливают композицию следующего состава,мас.ч.: эпоксидная смоле 100; разбавитель Эили УП25; фосфорсодержэщее углеродное волокно 120; порошкообразный наполнитель, содержащий А 1;А 1(ОН)з в массовом соотношении 40:60 80; графит 15. Методика приготавления, режимы отверждения и испытания от 35 40 45 50 55 вержденных составов композиции аналогичны примеру 1.П р и м е р 3, Композицию, включающую 100 мас.ч, эпоксидной смолы, 35 мас.ч. активного разбавителя Эили УП, 140 мас,ч, фосфорсодержащих углеродных волокон, 110 мас.ч. порошкообразного наполнителя, содержащего А 1;А 1(ОН)з в массовом соотношении 40-60, и 25 мас,ч. графита приготавливают, отверждают и испытывают по методикам. описанным в примере 1.П р и м е р 4. Приготавливают композицию с соотношением компонентов, аналогичных примеру 3, Используют порошкообразный наполнитель, содержащий алюминий и гидроксид алюминия в массовом соотношении 97:3 соответственно, Отверждение и испытание отвержденных составов проводят по методикам, описанным в примере 1,П р и м е р 5, Приготавливают композицию с соотношением компонентов, аналогичным примеру 3, Используют порошкообразный наполнитель, содержащий алюминий и гидроксид алюминия в массовом соотношении 30:70 соответственно. Отверждение и испытание отвержденных соста.вов проводят по методикам. описанным впримере 1.П р и м е р 6, Композицию, включающую мас,ч,: эпоксидная смола 100; разбавитель Э(УП) 18; фосфорсодержащие угле- родные волокна 95; порошкообразный наполнитель, содержащий А 1:А 1(ОН)з в массовом соотношении 40:60 45; графит 7 готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.П р и м е р 7. Композицию, включающую, мас,ч,; эпоксидная смола 100; Э(УП)37 фосфорсодержащие углеродные волокна 145, порошкообоазный наполнитель, содержащий А 1;А 1(ОН)з в массовом соотношении 40;60 115 графит 27, готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.П р и м е р 8. Композицию, включающую, мас,ч.: эпоксидная смола 100; Эили УП20; фосфорсодержащие углеродные волокна 145; порошкообразный наполнитель, содержащий А 1:А 1(ОН)з в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.П р и м е р 9, Композицию, включающую, мас,ч.: эпоксидная смола 100; Э(УП) 20; фосфорсодержащие углеродные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий А 1:А 1(ОК)з в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят и испы 1647016тывают по методикам, описанным в примере 1,П р и м е р 10. Композицию, включающую, мас,ч.: эпоксидная смола 100; Э или УП20; фосфорсодержащие углеродные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий А:А(ОН)з в массовомсоотношении 40:60 110; графит 30; готовяти испытывают по методикам, описанным впримере 1. 10П р и м е р 11. Композицию, включающую, мас.ч.; эпоксидная смола 100; Э или УП40; фосфорсодержащие углеродные волокна 100; порошкообразный наполнитель, содержащий А:А(ОН)з в массовом 15соотношении 40;60 50; графит 10, готовят ииспытывают по методикам, описанным впримере 1.П р и м е р 12. Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э20или УП35; фосфорсодержащие углеродные волокна 95; порошкообразный наполнитель, содержащий А:А(ОН)з в массовомсоотношении 40:60 110; графит 25, готовяти испытывают по методикам, описанным в 25примере 1,П р и м е р 13. Композицию, включающую, мас.ч;: эпоксидная смола 100; Э или УП20; фосфорсодержащие углеродные волокна 100; порошкообразный наполнитель, содержащий А А(ОН)з в массовомсоотношении 40;60 45; графит 10, готовят ииспытывает по методикам, описанным впримере 1,35П р и м е р 14. Композицию. включающую, мас,ч эпоксидная смола 100;.Эили УП; фосфорсодержащие углеродные волокна 100; порошкообразный наполнитель, содержащий А;А(ОН)з в массовом 40 соотношении 40;60 50; графит 8, готовят и испытывают по.методикам, описанным в примере 1.П р и м е р 15. Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э45 или УП15; фосфорсодержащие углеродные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий А:А(ОН)з в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят и испытывают по методикам, описанным в 50 примере 1. Свойства предлагаемой композиции всравнении со свойствами известной композиции приведены в табл.1.Результаты дополнительно проведенных экспериментов представлены в табл.2.Для выявления эффекта синергизма готовяткомпозиции, включающие раздельные компоненты (фосфорсодержащие углеродныеволокна (ФУВ), графит или дисперсные порошкообразные частицы, включающие алюминий и гидроксид алюминия, примеры 1, 9и 10), попарно (ФУВ и графит, ФУВ и дисперсные частицы, графит и дисперсные частицы, примеры 8, 11 и 18) и совместно всенаполнители (ФУВ, графит и дисперсныечастицы, пример 19). Для выяснения эффективности использования дисперсных частиц (отхода смеси алюминий/гидроксидалюминия) готовят модельные композиции,в которых раздельно используют порошокалюминия, гидроксида алюминия (примеры2, 3, 12 и 1.3), их механические смеси друг сдругом (примеры 6 и 16) и с графитом (примеры 4,5, 7, 14, 15 и 17),В табл,З приведены состав и результатыиспытания композиций, приготовленных попримеру 1; с использованием различныхэпоксидных смол.и разбавителей.Формул а и зоб рете ни яПолимерная композиция для полировани оптических деталей, включающая эпоксидную смолу и фосфорилированноеуглеродное волокно, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения теплостойкости и полирующей способности в условияхвоздействия высокочастотных механических колебаний, она дополнительно содержит порошкообразный наполнитель - смесьалюминий: гидроксид алюминия в массовом соотношении (30-97):(3-70),. графит иразбавитель - алифатическую низкомолекулярную эпоксидную смолу при следующемсоотношении компонентов, мас,ч,:Эпоксиднаясмола 100Фосфорилированноеуглеродное волокно 100-140ПорошкообразныйнаполнительГрафитРазбавительКомпозиция Износ, мг 0,25 0,22 0;30 0,39 250.25 О 240 230 8 к 9 к 10 к 11 к 47 48 49 42 1 2 3 5 6 к 7 к 12 к .13 к 14 к 15 к Известная 245 250 255 255 255 240 250 240 245 240 250 106-125 0,33 0,24 0,19 0,21 0;20 0,28 0,32 0,28 0,29 0,42 0,25 0,26-0,35 46 48 51 50 51 44 50 45 40 41 50 23-26 Таблица 1 Полирующая способность Поверхность просветленная То же нНа полированной поверхности имеются небольшие матовые участки На поверхности полирующей детали ласины, царапины Композиция быстро выкрашивается из инструмента На поверхности оптической детали есть матовые участкиТо жеНКомпозиция при полировании го ит и эз шается- с;осх овоооовооооооооожо ЧСЪЛ.остерОямааОЭО -ЕО щф- --+ СЧ Ч Ч Р о Мт Ф Х о с, й .о Ф Ф з о Х - о о о ОЯооо, Д о о.о" о о о ) ") ") о О " о о о "),. "ъ о бм о о о ч со о сс оо ч 1 ОО О ОСЧ ЧС ООСИ ОО ОяО ИО СЧ 1 Сф)ОООСооЧ СЪо ОСЪОСф) О О О 1-1 О О - О О О О СЧ ч 1.". О " О,.ОООО "Оо ООосъО" ОООООО ОООО.О оооо ".О ооооооо ООО о - - О а,. а.аО.О.Р., фР а 1а. -1-Л: ХС "а 5а. %-"ОХОСОТ,ООЕЕФ аббас.О 5 53 ь сС: З З 3 5В, 5 С5 5 ас еО аа 15с э у Фозра х;лЗОфсЭссоав о РЙоеаХ %аоае 5сэ а (Оэ о Ячс:лез 5о ос есйЗ Е-Й З фс а 1 ф с 23. 55 Г ф а й Зоф С 1 Зса а а ео ЭЗо Б Фз о ао ааспб воз ах З"Ос - Зе юа зео."ъ ЭООЕс 5СЧ1с 1 сХсЭО ахо зо -аса д оБАСФЗ 1 с ФОх а фо асоеЕЗа "оо"аЯд фФЗФ3З=о о о оо сч сС 3 с 3 Е Б х ф Э х: о оо лса вВ 3 х 4С 33 Яо ,сэвОСХ 3 Рь.,х Б сО: вЙ Щ йФхх, 3э вх =3 ж 3- а33 в а, 3 ОБ ф 3 О 63э ОхО Оао оЮсоО 03,оС 3 ф 3 ОЪ д ЕДО 3лас свэщССХ 3-ЛО 3- ,х И Рс 3 э.х с 33 Ф 3хДаа:3 е 3- ахаас 33 О 3 ОЗаО с 3СЗВО Щх х СО 3ССЗОй ао.о оесо Сф 3ЗлС сосб О.с Фой лС 3К333ЩЕс 3 ао сс о