Спосіб отвердіння епоксидної композиції

Корисна модель відноситься до області отримання композитних покриттів для збільшення ресурсу роботи деталей машин та механізмів технологічного устаткування в машинобудуванні, радіотехнічній, хімічній і харчовій промисловості. Відома корозійностійка композиція та спосіб її отримання [пат. №97020588, опубл. в "Промислова власність України", 1997, №5 "Корозійностійка композиція та спосіб її одержання"], що містить стирол, полістирол, перекис бензолу, диметиланілін та етилсилікат при способі формування захисного покриття, що грунтується на полімеризації стиролу в масі полістиролу, перекису бензолу і диметиланіліну, яка відбувається наступним чином: вихідну кількість стиролу і полістиролу ділять на дві частини у співвідношенні (45 - 55):(55 - 45), потім розчиняють першу і другу частини полістиролу відповідно у першій і другій частинах стиролу в окремих ємкостях, після чого при неперервному перемішуванні у першу частину суміші вводять диметиланілін і етилсилікат, далі отримані композиції зливають в ємкість і перемішують разом. Недоліком відомого покриття та способу його отримання є трудоємкість формування покриття на деталях складного профілю та значні показники залишкових напружень, що зумовлюють низькі фізико-механічні властивості матеріалу у процесі експлуатації. Найбільш близькою за технічною суттю до результату, який досягається і способу, що заявляється, є спосіб отвердіння епоксидної композиції [пат. №51962 А, опубл. в "Промислова власність України", 2002, №12 "Спосіб отвердіння епоксидної композиції"], що полягає у створенні механічної суміші з епоксидної діанової смоли і отверджувача. Недоліком вказаного способу формування покриттів є низькі значення когезійної міцності матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення когезійної міцності і, як наслідок, фізико-механічних властивостей епоксидних композитів шляхом виконання способу отвердіння епоксидної композиції, що полягає у створенні механічної суміші з епоксидної діанової смоли і отверджувача, причому епоксидну діанову смолу додатково обробляють у постійному магнітному полі, а отверджувач опромінюють ультрафіолетом, після чого змішують епоксидну діанову смолу і отверджувач та термообробляють механічну суміш при температурі 323 343К протягом часу 1,8 - 2,0год. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією. Дозування компонентів, оброблення епоксидної діанової смоли у постійному магнітному полі, опромінення отверджувача ультрафіолетом, механічне змішування епоксидної діанової смоли і отверджувача. Отриману композицію протягом 60 - 80хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення і термообробляють при температурі Т=323-343К протягом часу t=1,8 - 2,0год. Як зв'язувач для захисного покриття вибрано низькомолекулярну епоксидно-діанову смолу марки ЕД-20 [ГОСТ 10687-76], яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними властивостями та адгезійною міцністю до чорних металів і сплавів. Для зшивання епоксидного зв'язувача використовували отверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА) [ТУ 6-02-594-73]. Отверджувач у зв'язувач вводили при стехіометричному співвідношенні компонентів. Оброблення епоксидної діанової смоли у постійному магнітному полі забезпечує активну взаємодію доменів макромолекул смоли між собою при зшиванні зв'язувана. Опромінення стверджувана ультрафіолетом забезпечує утворення вільних активних радикалів, що забезпечує інтенсивну полімеризацію зв'язувача з високим вмістом гель-фракції. Це суттєво підвищує фізико-механічні характеристики захисних покриттів. Термообробка механічної суміші при температурі Т=323-343К протягом часу t=1,8-2,0год. забезпечує утворення фізичних і хімічних зв'язків між макромолекулами зв'язувача і активними центрами на поверхні основи, що зумовлює поліпшення фізико-механічних властивостей композитів. Термообробка епоксидної композиції при температурі, яка вища оптимальних режимів та з тривалістю, що більша за час t=1,8-2,0год, зумовлює зменшення міжшарової взаємодії, що погіршує фізико-механічні властивості матеріалу. Термообробка епоксидної композиції при температурно-часових режимах, які нижчі від оптимальних значень, зменшує міжфазну фізичну і хімічну взаємодію, що погіршує когезійну міцність матеріалу. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт та спосіб його отвердіння має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. В таблиці 1 наведено приклади конкретного виконання способу отвердіння епоксидної композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади способу отвердіння прототипу, а також їхні порівняльні властивості при різних температурно-часових режимах отвердіння. Таблиця 1 Спосіб отвердіння епоксидної композиції Етапи способу № отвердіння епоксидної композиції 1 1 2 3 2 Оброблення епоксидної ліанової смоли у постійному магнітному полі Опромінення стверджувача ультрафіолетом Змішування Режими формування згідно з винаходом І II III 3 4 5 І 6 II 7 III 8 IV 9 V 10 VI 11 VII 12 VIII 13 IX 14 X 15 І 16 II 17 III 18 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Контрольні приклади Прототип 4 5 епоксидної діанової смоли і отверджувача Температура термообробки 323 механічної суміші, К Тривалість 1,8 термообробки, год. 333 343 303 313 323 343 333 333 323 343 353 363 323 333 343 1,9 2,0 1,5 2,0 1,8 1,8 2,0 1,9 1,9 2,3 2,5 1,8 2,0 1,7 1,9 Характеристики епоксидного композита 1 Когезійна міцність, МПа 45,1 47,7 47,0 44,5 43,3 46,5 44,5 | 48,6 45,4 47,3 46,2 40,5 46,2 31,1 31,2 32,0 Примітка: + етап технологічного процесу проводили; - етап технологічного процесу не проводили Дослідження когезійної міцності при розтягуванні 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 когезійну міцність покриття.