Полімерна композиція

Винахід відноситься до полімерних композицій на основі полікарбонатів, що застосовуються для формування виробів конструкційного призначення з покращеними теплофізичними і трибологічними властивостями в різноманітних галузях промисловості. Відомі полімерні композиції на основі полікарбонату та скловолокна в кількості 20-40мас. % [Смирнова О.В., Ерофеева С.Б. Поликарбонаты. М: Химия, 1975. - С.267-268]. Рівень фізико-механічних властивостей матеріалу достатньо високий. Однак, використання скловолокон призводить до зниження ударної міцності, коефіцієнт теплопровідності композицій також недостатньо високий, що обмежує їх використання в інтенсивних режимах експлуатації. Відома також, обрана як прототип, полімерна композиція полікарбонату на основі дифенілолпропану та полігетероаріленового волокна вінівлон [Патент України № 55885А, МПК7 С08L69/00, oп. 15.04.2003, Бюл. №4, 2003]. Ця композиція характеризується більш високими ударною міцністю та теплостійкістю за Віка, однак, температурний коефіцієнт лінійного розширення, коефіцієнт тертя та інтенсивність лінійного зношування приймають високі значення, що значно впливає на технологію переробки композитів у вироби та обмежує галузі їх застосування. В основу винаходу поставлена задача створення полімерної композиції на основі полікарбонату шляхом зміни її складу таким чином, щоб забезпечувалось покращення теплофізичних та трибологічних властивостей з метою розширення галузей застосування матеріалів із неї. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція, яка містить полікарбонат і волокнистий наповнювач, згідно винаходу, в якості волокнистого наповнювача містить вуглецеве волокно при такому співвідношенні компонентів, мас. %: полікарбонат - 65-85, вуглецеве волокно - 15-35. При цьому довжина вуглецевого волокна становить 2-3мм. Введення в полікарбонат вуглецевого волокна (ВВ) довжиною 2-3мм, а також рівномірне перемішування компонентів, дозволило отримати композицію з ізотропною структурою. Структурні зміни в полімері та міжфазному шарі під впливом вуглецевого волокна дозволяють досягти максимального армуючого ефекту і тим самим покращити теплофізичні і трибологічні властивості. Полімерну композицію готують таким чином. Полікарбонат на основі дифенілолпропану змішують з заданою кількістю вуглецевого волокна, наприклад, Углен-9 (ТУ 6-06-548-76), довжиною 2-3мм в електромагнітному обертальному полі (0,15 тесла) за допомогою феромагнітних часток [Фомичев И.А., Буря А.И., Губенков М.Г. Получение термостойких полимерных материалов в магнитном поле // Электронная обработка материалов. - 1978. - №4. - С.26-27]. Після змішування феромагнітні частки видаляють магнітною сепарацією. Матеріал переробляють у вироби методом компресійного пресування за таким режимом: - сушка матеріалу при температурі 413К на протязі 3 годин ; - завантаження матеріалу в прес-форму з температурою 393К; - розігрів прес-форми до температури 523К і витримка при цій температурі на протязі 5 хвилин без тиску; - витримка при температурі 468К під тиском 210МПа; - охолодження прес-форми під тиском до температури 393К; - зняття тиску та розпресування виробу. Коефіцієнт теплопровідності зразків визначають на приладі ИТ-А/-400 відповідно ГОСТ 23630.2-79 на зразках діаметром 15 ± 0,3мм, висотою 3 ± 0,1мм; температурний коефіцієнт лінійного розширення - на дилатометрі ДКВ-5АМ на призматичних зразках (6х4мм) довжиною 50 ± 3мм. Коефіцієнт тертя визначають на дисковій машині тертя за методикою [ Буря А.И. Трение и изнашивание органопластиков на основе полиамида-6 // Трение и износ. - 1998. - Т.19. - №5. - С.671-676], інтенсивність лінійного зношування визначають за формулою: l dG Ih = × r T (Aa × dT ) где: G - величина масового зносу, кг; L T - шля х тертя, м; Аа - номінальна площа контакту, м 2; r T густина зразка, кг/м 3; l = A a / A T, A T - номінальна площа тертя. Приймали l = 1, тобто розглядали знос тіла, всі точки якого постійно знаходяться в контакті. Склади композиції та властивості розробленої полімерної композиції наведені в таблиці: Таблиця Приклад 1 2 3 4 5 6 Склад полімерної композиції, мас. % Полікарбонат ВВ 90 10 85 15 75 25 65 35 60 40 Композиція на основі полікарбонату та вніівлону (25 мас. %)(прототип) Температурний Коефіцієнт Коефіцієнт Інтенсивність коефіцієнт лінійного теплопровідності, тертя лінійного розширення, 1/Кх10-7 Вт/(м-К) зношування, х 10-7 3,7 0,36 0,31 3,1 1,8 0,49 0,25 2.8 1,6 0,50 0,23 2,5 1,1 0,52 0,21 2,1 1,3 0,48 0,24 2,9 2,0 0,46 0,47 3,4 Як видно із даних таблиці, в порівнянні з відомою композицією (приклад 6), запропонована полімерна композиція (приклади 2-4) перевершує її за коефіцієнтом теплопровідності на 6-12%, при одночасному зниженні температурного коефіцієнта лінійного розширення - у 1,1-1,8 разів, коефіцієнта тертя та інтенсивності лінійного зношування - на 47-55 та 18-38% відповідно. Приклади 1 та 5 підтверджують обґрунтованість вибору співвідношень компонентів запропонованої композиції. Полімерна композиція, яка містить менше 15мас.% вуглецевого волокна (приклад 1), має низькі теплофізичні властивості. Використання в складі композиції більше 35мас.% вуглецевого волокна (приклад 5) не дозволяє суттєво покращити її теплофізичні та трибологічні властивості. Таким чином, створена полімерна композиція з покращеними теплофізичними і трибологічними властивостями, яка рекомендується для використання як матеріал конструкційного призначення.