Композиційний матеріал

Композиційний матеріал, який містить поліарилат на основі дифенілолпропана та дихлорангідридів ізофталевої і терефталевої кислот і волокнистий наповнювач, що відрізняється тим, що в якості волокнистого наповнювача використовують, дискретне низкомодульне вуглецеве волокно при такому співвідношенні компонентів, мас. %: поліарилат – 65-85 волокнистий наповнювач – 15-35 (19) (21) 98062893 (22) 03.06.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Буря Олександр Іванович, Чигвінцева Ольга Павлівна, Рибак Тимофій Іванович (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 30802 речного зрізу з розвинутою питомою поверхнею (Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие материалы. - М.: Химия, 1974. - 376 с.). Завдяки застосуванню дискретного низкомодульного вуглецевого волокна, а також рівномірному його перемішуванні із в'яжучим отриманий матеріал з ізотропною структурою. В ізотропній структурі волокна, розташовані хаотично, в результаті контакту одного з одним утворюють теплопроводні канали, що сприяють підвищенню коефіцієнта лінійного розширення, а також підвищенню максимальної температури тривалої експлуатації. Одночасно не погіршуються теплостійкість за Віка та ударна в'язкість матеріалу. Для композиційного матеріалу з фосфорвмісними вуглецевими волокнами (прототип) покращення теплофізичних характеристик та температури тривалої експлуатації не досягається, можливо, із-за присутності в ньому фосфора, що має низький температурний коефіцієнт лінійного розширення та низьку теплопровідність. Композиційний матеріал готують таким чином. Поліарилат на основі дифенілолпропану та дихлорангідридів ізо- і терефталевої кислот марки ДВ (ТУ 6-05-221-422-85) змішують з заданою кількістю дискретного (довжина 2-3 мм) низькомодульного вуглецевого волокна "Углен-9" (ТУ 6-06-и-8781) 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: - загрузка матеріалу в прес-форму з температурою 393 К; - розігрів прес-форми до температури 523 К і видержка при цій температурі на протязі 5 хвилин без тиску; - видержка при температурі 523 К під тиском 110 МПа на протязі 10 хвилин; - охолодження прес-форми під тиском до температури 413 К; - зняття тиску та випресовка виробу. Ударну в'язкість зразків визначають за методом Шарпі відповідно ГОСТ 4647-80 на маятниковому копрі КМ-04; теплостійкість за Віка - за ГОСТ 15088-83; коефіцієнт теплопровідності - на приладі ИТ-l-400 відповідно ГОСТ 23630.2-79 на зразках діаметром 15±0,3 мм, висотою 3±0,1 мм; температурний коефіцієнт лінійного розширення - на ділатометрі ДКВ-5АМ на призматичних зразках (6´4 мм) довжиною 50±3 мм. Максимальну температуру тривалої експлуатації визначали на дисковій машині тертя за методикою [Фомичев И.А., Самарин И.А., Буря А.И. Переработка и исследование свойств фенилона, армированного полиимидными волокнами // Вопросы химии и химической технологии. - Харьков: Вища шк. - 1978. - Вып. 52. - С. 101-104], як температуру, при якій зразок може стабільно працювати в умовах тертя ковзання не менше 200 годин (питомий тиск - 0,4 МПа, швидкість ковзання - 1 м/с). Склади матеріалу та їх властивості представлені в таблиці. Як видно із даних таблиці, в порівнянні з відомими матеріалами (приклад 1), запропонований композиційний матеріал (приклади 3-5) не поступається йому за ударною в'язкістю та теплостійкостю за Віка, а за теплофізичними властивостями перевершують: коефіцієнт теплопровідності підвищується в 1,15-1,54 рази, температурний коефіцієнт лінійного розширення знижується в 1,15,3 рази, максимальна температура тривалої експлуатації підвищена на 283-303 К. Приклади 2, 6 підтверджують обгрунтованість вибору співвідношень компонентів запропонованого композиційного матеріалу. Знижений вміст низькомодульного вуглецевого волокна (приклад 2) не дає очікуваного ефекту. При підвищенні вмісту волокна (приклад 6) матеріал стає крихким, знижуються міцнісні характеристики. Таким чином, створено композиційний матеріал з високими міцнісними показниками та теплофізичними властивостями, який рекомендується до використання в жорстких умовах експлуатації з підвищеними вимогами до тепло- та термостійкості. Таблиця Компоненти матеріалу та показники властивостей Поліарилат ДВ Низькомодульне вуглецеве волокно "Углен-9" Фосфорвмісневуглецеве волокно Ударна в'язкість, кДж/м2 Теплостійкість за Віка, К Коефіцієнт теплопровідності при температурі 323 К, Вт/м×К Температурний коефіцієнт лінійного розширення, a´10-6, К-' в діапізону температур 298-473 К Максимальна температура тривалої експлуатації, К 1 Композиційний матеріал пропонуємий 75 2 (контроль) 90 10 15 25 35 40 25 19,8 490 36,4 479 28,0 484 21,5 490 17,5 489 13,1 486 0,26 0,30 0,34 0,39 0,40 0,40 56,2 53,5 50,8 22,9 10,7 11,2 443 453 453 463 473 438 (відомий) 2 6 3 4 5 (контроль) 85 75 65 60 30802 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3