SU857164A1 - Способ получени композиционных полимерных материалов - Google Patents

Description

Йаофегенне относигс  к способам получевн  композиционных полимерных маге риалов и может быгь использовано в различных отрасл х техники, где требуютс  материалы повышенной изотропности, с одинаковой радиопрозрачностью во всех направлени х, например в радиотехнической промьшшенности. Известен способ получени  полимерных композиционных материалов, включающий бфаботку наполненной полимерной компо аиции в процессе отверждени  ультразвуковьо И колебани ми l. Указанный способ обеспечивает относи тельно равномерное распределение наполнител  в св зующем, однако полученные материалы не  вл ютс  изотропными. Наиболее близким из известных решений  вл етс  способ получени  полимерньо композиционных материалов, включающий обработку наполненной полимерной композипии в прсщессе отверждени  ультразвуксжыми колебани ми в режиме, обеспечивающем образова}гне сто чих волн L2J. Недостатком известного способа  вл етс  то, что облучение провод т в какомлибо одном направлении, в результате чего материал обладает невыссжой изотропностью и, следовательно, радиопроэрачность его в различных навравл 1и х неодинакова . Цель изобретени  - псжышение изотропности и достижение одинаковой радиопрозрачности материала во всех направлени х. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  композиционных полимерных материалов, включающем о аботку наполнение полимернсА композиции в процессе отверждени  ультразвуком в режиме офазовани  сто чих волн, облучение провод т ош{оврем {но в п-«а правлени х , где ,3, при этом используют дискретный наполнитель,имеющий плотность больше или меньше плотности полимерной матрицы, и размеры частиц не равные резонансным . Облучение в разных направле|ниsIX провод т волнами различной длины, от Хдо 2 h X , где ,2,3. 385 Способ основан на гом, что под дейсгвием ультразвукового пол  на каждую частицу наполнител  действует импульс сил, получаемый часгидей при рассто нии падаю щей на нее . При этом абсолютна  величина силы будет больше в случае, если реакционноспособна  среда обладает в зкостью (добавл етс  сила трени , обусловленна  звуковым полем), если частица характеризуетс  поглощающими свойствами и бели движение частиц происходит в сто чей волне. Под действием импульса сил частицы перемещаютс  в звуковом поле таким , чтобы зан ть места, соответствующие минимуму потенциальной энергии, причем дл  частоты с плотностью р 0,4 р среды этими местами  вл ютс  узлы колебательной скорости сто чей звуковой волны, а дл  частиц с плотность р О,4 р среды пучности. В случае полых микросфер в узлы устремл ютс  микросферы с радиусом, меньшим длины волны , в пучности микросферы с радиусом, большим длины волны. Измен   в нулевом направлении длину ультразвуковой волны, можно мен ть плотность упаковки дискрет ного наполнител  и тем самым управл ть распределением дифференциальной плотности , а также механическими свойствами материала. В результате отверждени  частицы наполнител  замораживаютс  в уз лах и, пучност х колебательной скорости сто чей ультразвуковой волны и таким об разом получают полимерный композиционный материал с регул рноймакроструктурой , П р и м е р 1. Реакционноспособную смесь составл ют из порошкообразного эпоксидно-новолачного блок-сополимера марки 6Э18Н6О с температурой разм гчени  45-65 С, вспенивающего агента 4X3-57 и дискретного наполнител  в виде стекл Енньгх полых микросфер. Вспенивающий агент предназначен дл  образовани  газовых пор, преимущественно закрыто чеистсхго типа, которые с достаточно ба1ьшой точностью можно предста вить как газовые полые сферические оболочки , и которые нар ду со стекл нными микросферамй предназначены дл  армирова нн  полимерного материапа. Композици  представл ет сыпучий порошок с насыпным эесом от О,2 до 0,3 кг/см в зависимос ти от содержани  микросфер. Пен опласт на ос юве указанной композиции получают следующим офазом. Измельченный известным способом эпоксидно-новолачный блок-сополимер про 4 еивают через- сито С размером  чеек не олее 2« мм и смешивают при темпел . атуре 10-20 С в смесителе с необходиым количеством микросфер и вспениваюего агента в течение 2-10 ч, в зависиости от типа смесител  и количества поучаемого порошка. После этого порошок помещают в форму, оверхности которой обработаны антиадгезивом . Три стороны формы выполн ют в иде акустических плоско вогнутых линз, в окусах которых расположены три пьезолектрических преобразовател  с ксицентаторами ,  вл ющимис  источниками сфериеских упругих волн. Сами преофазователи агружены электрически на генераторы сиусоидальньсх сигналов через усилители мощности и расположены кюветах, заполненных жидкостью, форму с порошком и пьезоэлектрическими преобразовател ми помещают в обогревательную камеру с температурой нагревани  8О-140 с.,Температуру повышают постепенно в течение 10 ч. После помещени  формы в обогревательную камеру вспенивающий порошок облучают с трех сторон ультразвуковыми волнами до времени геле образовани , после чего отверждают композицию по ступенчатому режиму в течение 9 ч при температуре 8О-14ООС. П р и м е р 2. Композицию составл ют из эпоксидной смолы ЭД-20, отвердител  триэтаноламина и дискретного наполнител  в виде стекл нных полых микросфер . Стекл нные микросферы отбирают (отсеивают ) таким образом, что их диаметр заведомо меньше длины упругой волны, а плотность микросфер составл ет величину меньшую чем плотность полим ной матрицы . Отверждение полимерной матрицы пр«ьизвод т в термостате при 8О-1ОО С в течение 6 ч. Реакционноспособную смесь х)звучивают в трех направлени х в режиме сто чих волн в течение ЗО мни до времени образовани  гель-фракции. . Армирование полимерной матрицы при указанных услови х носит регул рный характер , при этом дискретный наполнитель (стекл нные микросферы) распредел ют в объеме в местах, соответствующих узлам смещений сто чей ультразвуковой волны. П р и м е р 3. Реакцисйноспособную смесь составл ют из эпоксидно-новолачного блок-сополимера (на идитоле) (ШБС) марки вЭИ60-5. В качестве наполнител  примен51ют окись свинца PtiOB виде порошкообразного материала. Совмещение

кнгредиентов осущесгвл юг в термостате при ЮО С путем перемешивани  ультразвуковыми волнами в трех направлени х в кавитационном режиме после чего устанавливаетс  режим сто чих волн и температуру увеличивают до 180 С. Наблюдаетс  регул рное распределение наполнител , при этом максимальна  концентраци  наполнител  соответствует пучност м смещений сто чей волны, так как плотность наполнител  больше плотности полимерной матрицы. Озвучивают смесь до времени офазовани  гель-фракции в течение 2Омш после чего смесь отверждают в течение 1О ч при 18О°С.

П р и м е р 4. Реакционноспособную смесь составл ют из полиэфирной смолы марки ПН-1, отвердител  - нафтенаг кобальга R дискрегного наполнигел  - мелко- рубленного стекловолокна. этом отдельные частицы напошсвгел  имеют размеры меньше ДЛйны волны ультразвуковых колебаний.

Частота звукового воздействи  имеет эначенне, равное ЮО.кГц, а длина волны составл ет несколько сантиметров.

Плотность наполнител  меньше плотно сти полимерной матрицы. Отверждение производ т в термостате при 80 С в течй1Ве 2О мин при озвучивании в грех напра&ле- до щ)еменй образовани  гельфракдйВ, Наблюдаетс  ре1 Л5фное распределение наполнител  в местах, соответствующих узлам смешений сто чих волн.

Испытание отвержденных офазцов производ г путем измерени  степени анвзо-тропии . Степень анизотропии контролируют с использованием ультразвуковых методов путем измерени  времени прохождени  ультразвуковой волны в трех взаимоперпендикул рных направлени х. При этом в качестве показател  изотропности выбирают безразмерный коэффициент (К), равный отношению времени прохождени  звука в на-, правлении оси X ко времени прохождени  звука в направлении осей K,V, 2. - соответственно . Причем врем  прохождени  звука вдоль оси X имеет максимальное значение.

Результаты опытов по примерам 1-4

приведены в табл. 1. Дл  сравнени  в табл. 2 П(жазаны коэффициенты, измеренные в материале , в котором наполнитель распределен регуа рно только в одном направлении.

Испытани  отвержденных офазцов, описанньсх в примерах 1,2,4, производ тс  на предм т определени  радиопрозрачности в трех направлени х.

Радиопрозращюсть контролируетс  с иопользованием электромагнитных волн СВЧдиапазона путем просвечивани  в трех взаимоперпендикул рных направлени х. Длина. волнь соответствует 8 мм, а измер етс 

интенсивность П{)сииедшей электромагнитой волны. Степень радиопрафачности хаактеризуетс  безразмерным коэффициеном ,

к-.

де i. X, V , Zr соответственно;

. X - 1гнтевсивность прошедшей электромапг тной волны; -максимальное знач@1Ие

прошедш волны.

Как видно из табл. 2 регул рное распределение дискретного напопнвтвп  в поимерной матрице аозвоп ет х нтвзировать попт1лерные материалы с  вно выраженной изотропией свойств а с {фактвческв оввваковой во всех направлени х рад оорозрачостью .

985716410

Claims (1)

1. Способ попученв  композиционных2. Способ по п. 1, о т а в ч а ю попвмерных материалов, вклхзчаюшвй обра-щ и и с   тем, что обпучанве в разных,

ботку наполненной полвмерной композиции 5направлени х волнами р&алвчной в процессе отверждени  ультразвуком -в -длины, от X ДО 2 П Л где И -1,2,3. режиме образовани  сто чих волн, о т личаюшийс  тем, что, с цельюИсточники информацнв,

повышени  взотропноств в достижени  прин тые во внимание при

.одинаЕов( радвопроарачвости материала 1. Авторское свидетельство СССР по

во всех направлени х, облучение провод тза вке № 2517746/23-О5,

одаовремевнЬ;В и- направленв х, где . С О8 J 3/28, 1978, ,3, при этом вспользуют дискретный2. Басов Н. И. в др. Вв(Н офс1рмц ованаполнвтель , вмеюший плотность большенве полимеров. А., Хвмв , 1979, с, 35,

влв меньше плотности полимерной м--три- 64,85-87,93 (прототип).

нансным.