Спосіб одержання вуглецевоволокнистого наповнювача фторопластоматричного композита

Спосіб одержання вуглецевоволокнистого наповнювача фторопластоматричного композита шляхом попереднього подрібнення вуглецевої тканини та наступного здрібнення утворених волокон, який відрізняється тим, що наступне здрібнення волокон здійснюють у присутності введеного порошку фторопласту. (19) (21) u200814771 (22) 22.12.2008 (24) 27.04.2009 (46) 27.04.2009, Бюл.№ 8, 2009 р. (72) БУДНИК АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, БУДНИК ОЛЕГ АНАТОЛІЙОВИЧ, UA, РУДЕНКО ПАВЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, БУРМІСТР МИХАЙЛО ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ІЛЬЇНИХ АННА АНАТОЛІЇВНА, UA, ЮСКАЄВ ВОЛОДИМИР БОРИСОВИЧ, UA, ТОМАС АЛЕВТИНА ОЛЕКСАНДРІВНА, UA 3 здійснюють в присутності введеного порошку фторопласту. Зв'язуючись на стадії свого виникнення з порошком фторопласту, вони утворюють фрактали пракомпозиції не з'єднуючись у незмішуючі агломерати між собою і не осідають на поверхні більш довгих волокон, перешкоджаючи їх адгезійному зв'язку з порошком фторопласту-4 (утворенню власне композиції). Наповнювач у вигляді вуглецевих волокон саме такого фракційного складу дозволяє досягти максимального армуючого ефекту і тим самим підвищити міцністні та зносостійкі характеристики фторопластоматричного композиту. Приклад 1. Наповнювач полімерної композиції готують слідуючим чином: вуглецеву тканину УТМ-8 (ТУ 48-20-17-77) подрібнюють в молотковій дробарці при 3000об/хв., де вона сепарується через сито з діаметром отворів 1,25мм. В результаті одержують волокна з довжиною 0,5-10мм. Попередньо підготовлені волокна та порошок фторопласту-4 (ГОСТ 10007-80) в об'ємному співвідношенні 0,5:1 завантажують до млина МРП-1 і подрібнюють 5 хвилин при 7000об/хв.. в результаті чого одержують вуглецевоволокнистий наповнювач зі зв'язаними мілко подрібненими волокнами. 20мас.% виготовленого наповнювача 5хв. змішують з 80мас.% порошку фторопласту-4 (ГОСТ 10007-80) при 7000об/хв. в млині МРП-1, в результаті чого одержують вуглецевофторопластову композицію. Матеріал з композиції виготовляють за технологією ворибництва наповнених фторопластів. Дослідження властивостей полімерної композиції проводили за такими методиками : руйнуючу напругу при розтягуванні (міцність) визначали на кільцевих зразках відповідно до ГОСТ 10681-75. Знос зразків визначали при 298К за схемою диск 40960 4 палець у режимі сухого тертя на машині УМТ-1. Котнртіло-сталь 45, термооброблена до твердості 50-80 HRC. Питоме навантаження в дослідах складало 1,0МПа, швидкість ковзання 0,54м/с, шлях тертя - 2000м. До зважування проводили одинакову обробку і попередню приробку зразків. Ваговий знос зразків визначили на аналітичних терезах ВЛР-200 з точністю 0,0002г, який потім перерахували на інтенсивність зношування І (мм3/Н*м). Кількість паралельних дослідів - 5. Приклад 2. Попередньо підготовлені волокна за методикою прикладу 1 та порошок фторопласту-4 (ГОСТ 10007-81) в об'ємному співвідношенні 1:1 завантажують до млина МРП-1 і подрібнюють 5хв. при 7000об/хв. В результаті одержують вуглецевоволокнистий наповнювач зі зв'язаними пилоподібними волокнами. Композицію із фторопласту-4 і вуглецево волокнистого наповнювача готували, переробляли у вироби і досліджували згідно методик, наведених у прикладі 1. Приклад 3. Попередньо підготовлені волокна за методикою прикладу 1 та порошок фторопласту-4 (ГОСТ 10007-81) в об'ємному співвідношенні 1 : 1,5 завантажують до млина МРП-1 і подрібнюють 5хв при 7000об/хв. В результаті одержують вуглецевоволокнистий наповнювач зі зв'язаними пилоподібними волокнами. Композицію із фторопласту-4 і вуглецевоволокнистого наповнювача готували, переробляли у вироби і досліджували згідно методик, наведених у прикладі 1. Властивості фторопластових полімерних композицій одержаних з вуглецево волокнистим наповнювачем виготовленним за способом передбачуваної корисної моделі і відомої композиції наведені в таблиці. Таблиця Показники -7 3 Інтенсивність зношування, *10 ,мм /Н*м Границя міцності при розриві, МПа Співвідношення вуглецевих волокон і порошку фторопласта-4 (об'ємне) при підготовці наповнювача Аналіз результатів випробувань композиції з вуглецево волокнистим наповнювачем підготовленим за технічним рішенням, що заявляється і відомим технологічним процесом показує, що одержані з таким наповнювачем композиції на основі фторопласту-4 перевершують відому за міцністю при розриві на 10-20%, зносостійкістю на 17-40%. Суть корисної моделі полягає в наступному. Механічне сполучення дрібних (пилоподібних) вуглецевих волокон з порошком фторопласту-4 приводить до утворення дисперсного композиційного продукту раніше ніж створиться композиція в цілому. На момент закінчення процесу формування об'ємноструктурованого скелету композиції вона буде складатися з трьох фракталів. Перший зв'язані з порошком фторопласту-4 пиловидні частинки вуглецевого волокна, другий - більш довгі вуглецеві волокна покриті шаром фторопласту-4 і третій - незв'язана маса матричного фторопласту. Відомий спосіб 8,2 18,0 Спосіб 1 6,8 21,0 Спосіб 2 4,9 24,0 Спосіб 3 5,6 23,0 1:0,5 1:1 1:1,5 Така структура полімерного композиту відповідно до теорії перколяції є передумовою створення без кінцевого кластеру наповнювача (вуглецевих волокон) в полімерній матриці (фторопласт-4). Таким чином термодинамічне сполучення дрібних часток волокна з порошком фторопласту-4 в необхідних і достатніх об'ємах призводить до одержання більш реакційно активного наповнювача, має більш високу термодинамічну сумісність у порівнянні з механічною сумішшю компонентів в аналогічних співвідношеннях, що підтверджується даними наведеними в таблиці. Введення в фторопластоматричну композицію такого підготовленого вуглецевоволокнистого наповнювача суттєво зміцнює її і підвищує зносостійкість, що дозволяє рекомендувати композитний матеріал для використання в вузлах тертя енергетичного обладнання, які працюють в умовах термічного та хімічно-активного впливу. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 40960 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601