Спосіб приготування полімерної композиції

Винахід належить до галузі приготування полімерних композицій на основі фенолоформальдегідних смол та волокнистих наповнювачів і може бути використаний для отримання конструкційних матеріалів, які призначені для виготовлення підшипників ковзання, ущільнень, зубчатих колес та інши х деталей конструкційного призначення машин і механізмів. Відомі способи приготування полімерних композицій на основі фенолоформальдегідних смол та волокнистих наповнювачів. Так, відомий спосіб приготування полімерних композицій (ПК) на основі фенолоформальдегідної смоли (ФФС) та вуглецевої тканини (ВТ) марки УТрЗ [див. Буря А.И., Чигвинцева О.П. Разработка новых феноуглепластиков для машин целлюлозно-бумажной промышленности/Мат. Ill промышленной конф. с международным участием «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях", п. Славское, Карпаты, 24-28. 02. 2003, C.123-124], який включає подрібнення ВТ механічним способом на шматки з розміром 10х10мм. Недоліками цього способу приготування є те, що, вуглеволокнистий наповнювач недостатньо просочується в'яжучим, внаслідок чого ПК має низькі показники ударної в'язкості та міцності при стисненні. Найбільш близьким за технічним рішенням до передбачуваного винаходу є спосіб приготування полімерної композиції на основі ФФС і подрібненого вуглеволокнистого матеріалу "ВИСКУМ-И" [див. Буря А.И., Черкасова Н.Г., Ильюшенок В.В. и др. Исследование свойств феноуглепластиков на основе углеродного измельченного материала Вискум-И/ Тез. докл. Межд. симп. "О природе трения твердых тел", Гомель, 2002, C.63-64 - прототип], який включає подрібнення вуглецевого волокна механічним способом до високої дисперсності (0,5-1мм). Недоліками цього способу приготування є те, що подрібнене вуглецеве волокно не утворює армуючого каркасу в полімерній матриці, і як результат - отримана полімерна композиція має низькі показники ударної в'язкості, міцності при стисненні та згині, теплостійкості. В основу винаходу поставлено задачу підвищення фізико-механічних характеристик полімерної композиції, що містить ФФС і вуглецеву тканину, завдяки тому, що перед просочуванням в'яжучим шматки вуглецевої тканини розпушуються. Поставлена задача вирішується тим, що обробка вуглецевої тканини здійснюється на протязі 20-60 секунд в електромагнітному обертальному полі змішувача (величина магнітної індукції 0,09-0,14Тл) шляхом введення феромагнітних часток в наповнювач з послідуючим їх видаленням методом магнітної сепарації. Приклад 1. Композицію із ФФС (40мас.%) і вуглецевої тканини УВІС (60мас.%) готували за такою технологічною схемою: 1. Шматки вуглецевої тканини прямокутної форми розміром 15х15мм, завантажували в металеву ємкість (реактор) з титану, куди додатково вводили феромагнітні циліндричні частки в кількості 50г на 100г наповнювача, після чого реактор на 20 секунд поміщали в електромагнітне поле, що обертається (0,09Тл), за допомогою якого феромагнітні частки приводяться в хаотичний рух, розпушуються волокна вуглецевої тканини. Після цього феромагнітні частки вилучали методом магнітної сепарації. 2. Готували розчин фенолоформальдегідного в'яжучого для просочування - бакелітовий лак ЛБС-1 (ГОСТ 901-78) розводили ацетоном до концентрації 30-35% (в перерахунку на сухий олігомер); 3. Просочування в'яжучим волокнистого наповнювача проводили механічним змішуванням. 4. Феновуглепрепрег сушили 24 години на повітрі при 25°С і 80 хвилин в термошафі при 80°С. 5. Переробку феновуглепрепрега у зразки проводили методом компресійного пресування при питомому навантаженні 25МПа, температурі завантаження прес-матеріалу 80°С, пресування 160-180°С, вивантаження 80°С. Дослідження властивостей полімерної композиції проводили за такими методиками: теплостійкість за Мартенсом досліджували на приладі WPM VEB Thürluger Industrlenwerk Rauenstein. Зразки для випробувань мали форму брусків довжиною 120±2мм, шириною 15±0,5мм, товщиною 10±5мм. Визначення міцності при стисненні проводили згідно ГОСТ 4651-82 на машині FP-100. Дослідження на згин проводили на універсальній машині FP-10. Для випробовувань використовували зразки прямокутної форми довжиною l ³ 80 ± 2мм , шириною b=10±0,5мм, товщиною h=4±0,2мм. Ударну в'язкість визначали за методом Шарпі згідно ГОСТ 4647-80 на маятниковому копрі КМ-5Т. Для випробовувань використовували зразки прямокутної форми довжиною l=120±2мм, шириною b=15±0,5мм, висотою h=10±0,5мм. Приклад 2. Композицію із ФФС (40мас.%) і вуглецевої тканини УВІС (60мас.%) готували, переробляли у вироби і досліджували згідно ГОСТів і методик, наведених у прикладі 1. Обробку вуглецевої тканини проводили протягом 40 секунд (величина магнітної індукції 0,11Тл). Приклад 3. Композицію із ФФС (40мас.%) і вуглецевої тканини УВІС (60мас.%) готували, переробляли у вироби і досліджували згідно ГОСТів і методик, наведених у прикладі 1. Обробку вуглецевої тканини проводили протягом 60 сек (величина магнітної індукції 0,12Тл). Приклад 4. Композицію із ФФС (40мас.%) і вуглецевої тканини УВІС (60мас.%) готували, переробляли у вироби і досліджували згідно ГОСТів і методик, наведених у прикладі 1. Обробку вуглецевої тканини проводили протягом 70 секунд (величина магнітної індукції 0,14Тл). Приклад 5. Композицію із ФФС (40мас.%) і вуглецевої тканини УВІС (60мас.%) готували, переробляли у вироби і досліджували згідно ГОСТів і методик, наведених у прикладі 1. Обробку вуглецевої тканини проводили протягом 10 секунд (величина магнітної індукції 0,08Тл). Приклад 6. (прототип). Композицію із ФФС і подрібненого вуглеволокнистого матеріалу «ВИСКУМ-И» оптимального складу готували за такою технологічною схемою: - вуглецеве волокно подрібнювали механічним способом до високої дисперсності 0,5-1мм. Подальше приготування полімерної композиції, її переробку у вироби і дослідження фізико-механічних характеристик здійснювали згідно методик і ГОСТів, наведених у прикладі 1. Фізико-механічні властивості полімерних композицій передбачуваного винаходу і відомої композиції наведені в таблиці. Таблиця № приклада Ударна в'язкість,кДж/м 2 1 2 3 4 5 6 (прототип) 29 33 30 20 15 8,7 Міцність при стисненні, МПа 200 206 202 175 168 169 Міцність при згині, МПа 125 134,3 130 118 110 31,5 Теплостійкість за Мартенсом, К 533 548 523 500 490 455 Аналіз результатів випробовувань полімерної композиції, одержаної способом, що заявляється і композиції на основі ФФС, одержаної відомим способом, показує, що композиції приготовлені запропонованим способом перевершують композицію, приготовлену відомим способом за теплостійкістю на 17-20%; міцністю при стисненні на 15-22%, міцністю при згині у 4-4,3 рази і мають у 3-3,8 раз більшу ударну в'язкість. Правильність вибору технологічних параметрів способу приготування полімерної композиції, що заявляється, підтверджується позамежними прикладами №4-5. Завдяки високим фізико-механічним показникам полімерна композиція, отримана запропонованим способом, може бути використана для виготовлення деталей рухомих з'єднань машин для виробництва паперу, металургійного та хімічного обладнання, сільськогосподарських машин.