Спосіб тверднення епоксидної композиції з використанням ультразвуку

Спосіб тверднення епоксидної композиції з використанням ультразвуку, що включає обробку на повітрі епоксидіанової смоли ультразвуком при кімнатній температурі з інтенсивністю звуку 1-30 Вт/см2 протягом 5-60 хв. з наступним введенням отверджувача, який відрізняється тим, що до обробленої на повітрі ультразвуком епоксидіанової смоли вводять отверджувач і додатково добавляють оброблений у водному середовищі волокнистий неперервний наповнювач та у подальшому формують композицію при кімнатній температурі протягом 72-76 год. (19) (21) u200707308 (22) 02.07.2007 (24) 25.10.2007 (72) БУКЕТОВ АНДРІЙ ВІКТОРОВИЧ, UA, СТУХЛЯК ПЕТРО ДАНИЛОВИЧ, UA, ДОБРОТВОР ІГОР ГРИГОРОВИЧ, UA, ЧИХІРА ІГОР ВІКТОРОВИЧ, UA, ДОЛГОВ МИКОЛА АНАТОЛІЙОВИЧ, UA (73) ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ, UA (56) 3 Як зв'язувач у епоксидній композиції вибрано низькомолекулярну епоксидіанову смолу марки ЕД-20 (ГОСТ 10687-76), яка у скловидному стані характеризується добрими фізико-механічними властивостями та адгезійною міцністю до чорних металів і сплавів. Для зшивання епоксидного зв'язувача використано отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) (ТУ 6-02-594-73). Отверджувач у зв'язувач вводили при стехіометричному співвідношенні компонентів. Введення у зв'язувач неперервного волокнистого наповнювача дозволяє суттєво поліпшити фізико-механічні властивості епоксикомпозитних захисних покриттів. Поліпшення зазначених характеристик пов'язано зі значним впливом наповнювача на процеси структуроутворення в гетерогенних матеріалах, внаслідок здатності макромолекул олігомера до адсорбції, фізичної і хімічної взаємодії активних груп епоксидіанової смоли з активними центрами на поверхні волокон. Така взаємодія забезпечує інтенсифікацію процесів зшивання епоксидіанової смоли і підвищення адгезійної та когезійної міцності захисних покриттів. Обробка епоксидіанової смоли ультразвуком при кімнатній температурі з інтенсивністю звуку 130Вт/см2 протягом 5-60хв. забезпечує активацію макромолекул епоксидного олігомера внаслідок кавітаційних ефектів і утворення вільних активних радикалів. Такі активні радикали, маючи більшу рухливість в олігомері, порівняно з необробленими ультразвуком макромолекулами, активніше взаємодіють з центрами на поверхні наповнювача, що збільшує адгезійну і когезійну міцність захисних покриттів. Обробка епоксидної смоли ультразвуком до 5хв. не забезпечує утворення необхідної кількості активних радикалів у смолі для створення епоксикомпозитів з високими показниками адгезійної і когезійної міцності. Обробка смоли ультразвуком понад 60хв. не є доцільною, оскільки максимальний ступінь зшивання епоксидного олігомера, а отже найліпші фізико-механічні властивості покриттів, отримано при обробці смоли ультразвуком протягом 5-60хв. Обробка неперервного волокнистого наповнювача ультразвуком у водному середовищі при кімнатній температурі збільшує кількість активних центрів на поверхні волокон. В результаті поліпшується міжфазна взаємодія, а, відповідно, і когезійна міцність епоксикомпозитів. Формування композиції при кімнатній температурі протягом 72-76год, після введення отверджувача, забезпечує максимальний вміст гель-фракції у покритті, внаслідок значної взаємодії активних центрів на поверхні волокон наповнювача і вільних радикалів зв'язувача. Формування композиції тривалістю до 72год не забезпечує повного стверджування композитів, що погіршує фізико-механічні властивості матеріалу. Формування композиції тривалістю понад 76год не є доцільним, оскільки вміст гель-фракції у покритті є максимальним після 76год стверджування матеріалу. Таким чином, у порівнянні з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт та спосіб 27371 4 його формування має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю ознак. В Таблиці наведено приклади конкретного виконання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади найближчого аналогу, а також їхні порівняльні властивості. Спосіб тверднення епоксидної композиції з викори № 1 Параметри покриття Режими формування згідно з корисною моделлю І II III 3 4 5 І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 V 11 30 60 1 2 10 20 30 40 + + + + + + + + 74 76 40 50 76 72 72 76 2 Тривалість обробки 1 ультразвуком 5 смоли, хв Обробка ультразвуком + 2 неперервного волокнистого наповнювача, хв Тривалість 3 полімеризації 72 композиції, год Контрольні п Характеристики композитного мат Адгезійна міцність, 76,5 74,3 75,3 58,5 62,7 73,2 74,1 72,9 74 1 МПа Модуль пружності 3,4 3,4 3,6 2,5 2,8 3,5 3,4 3,1 3, 2 при розтягу, ГПа Дослідження адгезійної міцності і модуля пружності при розтягу покриттів проводили на розривній машині FM-1000. При дослідженнях зразок навантажували ступінчасто з кроком збільшення зовнішнього навантаження на 250Н. Для випробувань використано стандартний плоский зразок (ГОСТ 3248-81) зі сталі Ст.3, на який до половини довжини робочої частини з обох сторін основи симетрично наносили покриття. Перед проведенням досліджень на одну зі сторін зразка наклеювали тензодатчики для визначення деформацій основи і покриття, а на другу наносили мітки для визначення деформації оптичним методом після руйнування тензодатчиків. На основі отриманих результатів досліджень шляхом зіставлення механічних характеристик будували криві залежності напружень від відносних деформацій у покритті, після чого розраховували адгезійну міцність і модуль пружності при розтягу покриття.