Przedmiotem wynalazku jest kompozycja epoksydowa szczególnie przydatna do wykonywania metoda odlewania modeli i plyt stosowanych w elaslooptycznej metodzie analizy naprezen.Kompozycje stosowane do celów elastooptycznych powinny posiadac odpowiednie wlasnosci przetwórcze umozliwiajace latwe formowanie plyt i modeli, które po utwardzeniu powinny wykazywac efekt dwójlomnosci wymuszonej, duza czulosc optyczna i mechaniczna oraz brak efektu brzegowego czasu, czyli nie powstawanie naprezen na brzegach modelu po dluzszym okresie przechowywania.Najczesciej welastooptyce stosowane sa kompozycje epoksydowe. Dotychczas stosowano utwardzalne w temperaturze pokojowej kompozycje zlozone z cieklych dianowych zywic epoksydowych i poliamin alifaty¬ cznych takich jak dwuetylenotrójamina lub trójetylenoczteroamina oraz utwardzalne w temperaturach podwyz¬ szonych (100-120°) kompozycje zlozone z dianowych zywic epoksydowych i bezwodnika kwasu o-ftalowego, bezwodnika kwasu maleinowego, ich mieszanin lub mieszaniny bezwodnika kwasu o-ftalowego i bezwodnika kwasu szesciowodoroftalowego.Kompozycje zlozone z dianowych zywic epoksydowych i poliamin alifatycznych moga byc tylko stoso¬ wane do wykonywania malych i niezbyt skomplikowanych odlewów ze wzgledu na krótki czas zycia kompozycji wynoszacy najczesciej okolo 30 minut w temperaturze 20°C, duza egzotermicznosc reakcji utwardzania oraz stosunkowo duza lepkosc kompozycji. Dodatkowa wada tych kompozycji jest wrazliwosc zawartych w nich poliamin alifatycznych na wilgoc i dwutlenek wegla zawarte w powietrzu, które czesto powoduja powstawanie smug i naprezen w utwardzonych odlewach, co dyskwalifikuje je do zastosowania w elastooptyce. Wykonywanie odlewów w nieco podwyzszonej temperaturze (do okolo 40°C), w której lepkosc kompozycji jest znacznie mniejsza jest niemozliwe ze wzgledu na znaczne skrócenie czasu zycia kompozycji do okolo 10-15 minut oraz gwaltowny wzrost temperatury odlewu nawet do 200°C po zzelowaniu kompozycji, prowadzacy do wystapienia nieodwracalnych naprezen lub nawet do zniszczenia odlewu.Czulosc optyczna materialów otrzymanych z zywic epoksydowych i poliamin alif znych okreslona elastooptycznym wspólczynnikiem naprezeniowym wynosi 1,3-1,5 MN/m2 rz.izochr. (cm, modul sprezystosci podluznej 3000-3500 MN/m2. Wada tych materialów jest wystepowanie efektu brzegowego czasu. Z kompozycji2 109464 zlozonych z dianowych zywic epoksydowych i bezwodników kwasowych mozna wykonywac znacznie wieksze i bardziej skomplikowane odlewy, poniewaz ponizej pewnej temperatury proces utwardzania biegnie stosunkowo wolno i nie nastepuje niekontrolowany wzrost temperatury odlewu. Temperatura wykonywania odlewu musi byc równoczesnie na tyle wysoka, aby nie nastepowala krystalizacja zawartego w kompozycji bezwodnika ftalowego.Odpowiednia do wykonania odlewu temperatura zawarta jest najczesciej w granicach kilku stopni Celsjusza, co stanowi dosc istotna wade tych kompozycji, gdyz tak dokladne utrzymanie temperatury w calej masie odlewu jest trudne do zrealizowania w warunkach laboratorium elastooptycznego. Zazwyczaj po wstepnym utwardzeniu odlewu w optymalnie dobranej temperaturze, temperature odlewu podnosi sie stopniowo z szybkoscia 0,5-2°C na godzine do temperatury, w której nastepuje calkowite utwardzenie kompozycji, a nastepnie z taka sama szybkoscia chlodzi do temperatury pokojowej.Czulosc optyczna otrzymanych materialów okreslona elastooptycznym wspólczynnikiem naprezeniowym ^-wynosi l,0ul14^1N/m2rz.izochr/cm, modul sprezystosci podluznej 2500-3000 MN/m2. W czasie przechowywa¬ nia wystepuje w nich efekt brzegowy czasu. Wadami kompozycji epoksydowych utwardzanych bezwodnikami sa wiec dlugi czas trwania pelnego cyklu utwardzania odlewów wynoszacy okolo 40-50 godzin, koniecznosc stosowania komór grzejnych z mozliwoscia programowania temperatury z wymuszonym obiegiem powietrza tak, aby nie wystepowaly w nich duze gradienty temperatury oraz koniecznosc stosowania dosc kosztownych i pra¬ cochlonnych w wykonaniu form metalowych, które posiadaja niezbedna wytrzymalosc i zachowuja stalosc wymiarów w warunkach wykonywaniaodlewu. ' Wada kompozycji jest równiez obecnosc w nich latwo sublimujacych w podwyzszonych temperaturach bezwodników kwasu ftalowego i maleinowego, które stanowia zagrozenie pod wzgledem bezpieczenstwa i higieny pracy.Celem wynalazku jest opracowanie kompozycji epoksydowych, z których mozna wykonywac w prosty sposób w temperaturze pokojowej lub nieco podwyzszonej stosunkowo duze odlewy stosowane jako plyty lub modele w elastooptycznej metodzie analizy naprezen, charakteryzujace sie dobra czuloscia optyczna, wysokim modulem sprezystosci podluznej, jednorodnoscia optyczna i mechaniczna oraz praktycznie brakiem efektu brzegowego czasu.Stwierdzono, ze kompozycje zlozone z dianowej zywicy epoksydowej, najkorzystniej o liczbie epoksydo¬ wej JE = 0,450-0,5875 i adduktu trójetylenoczteroaminy i akrylonitrylu w stosunku molowym 1:1 -2, przy czym na 1 gramorównowaznik epoksydowy zywicy 0,8-1,2 gramorównowaznika adduktu liczonego na 1 czynny atom wodoru, sa szczególnie przydatne do wykonywania metoda odlewania modeli i plyt stosowanych w elastoopty¬ cznej metodzie analizy naprezen. Dianowe zywice epoksydowe o liczbie epoksydowej 0,450-0,5875 otrzymywa¬ ne sa z dianu (2,2-dwu/4-hydroksyfenylo/-propanu) i epichlorohydryny powszechnie znanymi metodami na skale przemyslowa; nalezy do nich produkowana w krajuu zywica epoksydowa Epidian 5. DrUgi skladnik kompozycji - — addukty trójetylenoczteroaminy i akrylonitrylu, otrzymuje sie droga stopniowego dodawania akrylonitrylu do trójetylenoczteroaminy w temperaturze 10-20°C. Reakcja addycji jest silnie egzotermiczna, ale przy zastosowaniu intensywnego chlodzenia mozna ja latwo kontrolowac. Addycja przebiega w sposób ilosciowy i nie towarzyszy jej w zasadzie tworzenie sie produktów ubocznych.Wytwarzanie modeli i plyt do zastosowan elastooptycznych z kompozycji wedlug wynalazku polega na dokladnym wymieszaniu zywicy z odpowiednia iloscia adduktu w temperaturze 20-45°C, az do uzyskania cal¬ kowicie jednorodnej mieszaniny, usunieciu pod zmniejszonym cisnieniem wprowadzonych do kompozycji pod¬ czas mieszania pecherzy powietrza i wlaniu ' ^mpozycji do formy, wykonanej najczesciej z plyt szklanych usz¬ czelnionych uszczelka gumowa w przypadku wykonywania odlewów plyt lub wykonanej z zywicy epoksydowej pokrytej wewnatrz antyadhezyjna warstwa kauczuku silikonowego w przypadku wykonywania odlewów modeli przestrzennych.Po wstepnym utwardzeniu sie kompozycji w temperaturze pokojowej niezbedne jest jej dotwardzenie w temperaturze 90°C w czasie 1 godziny. Ogrzewanie odlewu do temperatury dotwardzania i nastepnie chlo¬ dzenie do temperatury otoczenia przeprowadza sie stopniowo, z szybkoscia 10-15°C na godzine.Zaleta kompozycji jest dlugi czas zycia kompozycji wynoszacy w temperaturze 20-45°C okolo 50-80 minut, niewielka egzotermicznosc reakcji utwardzania nie powodujaca znacznego wzrostu temperatury odlewu oraz niezbyt duza lepkosc ulatwiajaca prawidlowe wypelnianie formy. Niewrazliwosc kompozycji na zawarta w powietrzu wilgoc i dwutlenek wegla eliminuje mozliwosc powstawania smug w wykonanych odlewach, które sa przezroczyste, jednorodne optycznie i nie wykazuja naprezen.Dobre wlasnosci mechaniczne przejawiaja sie wysokim modulem sprezystosci podluznej wynoszacym 3500 MN/m2 i wytrzymaloscia na rozciaganie rzedu 70 MN/m2 Dobre wlasnosci elastooptyczne kompozycji okresla elastooptyczny wspólczynnik naprezeniowy wyno¬ szacy 1,5-1,7 MN/m2 rz.izochr./cm. Zaleta kompozycji jest równiez brak wystepowania efektu brzegowego czasu.109464 3 Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w nastepujacych przykladach Przyklad I. a/Otrzymywanie adduktu tróje tylenoczteroaminy i akrylonitrylu o stosunku molowym 1:1 Do 146 g (1,0 mol) trójetylenoczteroaminy dodano w ciagu 50 minut 53 g (1,0 mol) akrylonitrylu. Podczas dodawania zastosowano intensywne mieszanie i odpowiednie chlodzenie zapewniajace utrzymywanie sie tempe¬ ratury 10-15°C. Po dodaniu akrylonitrylu stopniowo wciagu 30 minut podniesiono temperature uzyskanego produktu do temperatury pokojowej. b)Wykonanie odlewu z kompozycji wedlug wynalazku 100 g dianowej zywicy epoksydowej o nazwie handlowej Epidian 5 , o liczbie epoksydowej 0,505 ogrzano do temperatury 100°C w celu usuniecia sladowych ilosci wody. Schlodzono do temperatury 30°C i dodano 22 g uzyskanego adduktu.Po dokladnym wymieszaniu obu skladników przy pomocy mieszadla mechanicznego usunieto z kompozycji pecherze powietrza stosujac cisnienie 3 mm slupa rteci. Kompozycje wlano do formy wykonanej z plyt szkla¬ nych powleczonych srodkiem antyadhezyjnym i uszczelnionych na obrzezach uszczelka gumowa. Czas zycia kompozycji wynosil 60 minut. Po 24-godzinnym utwardzeniu kompozycji w temperaturze pokojowej dotwar- dzono ja w temperaturze 90°C w czasie 1 godziny. Ogrzewanie odlewu do temperatury dotwardzania i pózniejsze chlodzenie przeprowadzono z szybkoscia 12°C na godzine. Otrzymano przezroczysty,jednorodny nie zawieraja¬ cy smug i naprezen wewnetrznych odlew w postaci plytki, z której wycieto próbki do badan wlasnosci elasto- optycznych. Elastooptyczny wspólczynnik naprezeniowy kompozycji wynosil 1,5 MN/n? rz.izochr./cm, modul sprezystosci podluznej 3300 MN/m2, a wytrzymalosc na rozciaganie 6,4 MN/m2. Po 3 miesiecznym przechowy¬ waniu w próbkach nie stwierdzono wystepowania efektu brzegowego czasu.Przyklad II. Addukt trójetylenoczteroaminy i akrylonitrylu o stosunku molowym 1:2 ot: ?i*ano spo¬ sobem opisanym w przykladzie I wkraplajac do 1,0 mola trójetylenoczteroaminy 2,0 mole akrylonitiyiu w czasie 90 minut. Z otrzymanego adduktu i dianowej zywicy epoksydowej Epidian 5 o liczbie epoksydowej 0,505 uzy¬ skano kompozycje wedlug wynalazku stosujac 100 g zywicy epoksydowej i 30 g adduktu.Postepujac podobnie jak w przykladzie I z kompozycji wykonano w temperaturze 35°C odlew niewielkiej plyty. Czas zycia kompozycji wynosil 70 minut. Po dotwardzeniu i wyjeciu z formy odlew nie zawieral napre¬ zen wewnetrznych i posiadal dobra przeroczystosc i jednorodnosc. Z odlanej plyty wycieto próbki i przeprowa¬ dzono badania wlasnosci elastooptycznych.Modul sprezystosci podluznej kompozycji wynosil 3500 MN/m2, elastooptyczny wspólczynnik napreze¬ niowy 1,7 MN/m2, a wytrzymalosc na rozciaganie 70 MN/m2.Po 3-miesiecznym przechowywaniu w próbkach nie stwierdzono wystepowania efektu brzegowego czasu.Zastrzezenie patentowe Kompozycja epoksydowa do celów elastooptycznych zlozona z dianowej zywicy epoksydowej i utwardza¬ cza, znamienna t y m, ze jako dianowa zywice epoksydowa stosuje sie ciekla zywice epoksydowa, korzy¬ stnie o liczbie epoksydowej LE = 0,450 - 0,5875, a jako utwardzacz, addukt trójetylenoczteroaminy i akrylo¬ nitrylu w stosunku molowym 1:1-2, przy czym na jeden gramorównowaznik zywicy przypada 0,8-1,2 gramo- równowaznika adduktu liczonego na 1 czynny atom wodoru. PL