Спосіб прискореного формування виробів з ефектом пам’яті форми на основі композицій епоксиполімерів із застосуванням ультразвуку

1. Спосіб прискореного формування виробів з ефектом пам'яті форми на основі композицій епоксиполімерів із застосуванням ультразвуку, який включає ультразвукову обробку рідких композицій епоксиполімерів і наступне вимірювання показника загальної тривалості одержання повністю затвер U 1 3 них композицій ЕП з одночасним забезпеченням підвищення механічної міцності озвучених (оброблених УЗ) і повністю затверділих ЕП з ефектом пам'яті форми за рахунок встановлення сукупності ефективних параметрів УЗ-обробки цих композицій. Вказана задача вирішується тим, що у способі прискореного формування виробів з ефектом пам'яті форми на основі композицій епоксиполімерів із застосуванням ультразвуку, який включає ультразвукову обробку рідких композицій епоксиполімерів і наступне вимірювання показника загальної тривалості одержання повністю затверділих виробів з ефектом пам'яті форми на їх основі, новим є те, що, здійснюють ультразвукову обробку смоляної частини композицій перед їх змішуванням із твердником одночасно в низькочастотному й середньочастотному діапазонах як за нормального, так і за надлишкового статичного тисків. Ультразвукову обробку у низькочастотному діапазоні здійснюють при інтенсивності (2,5-3,5) 2 Вт/см , частоті (16-23) кГц, амплітуді (4-8) мкм, температурі (60-80) °С протягом (30-40) хв., а у середньочастотному діапазоні - при частоті (1,01,5) МГц, амплітуді від 0,1 мкм до 0,2 мкм й інтен2 2 сивності від 20 Вт/см до 30 Вт/см . Ультразвукову обробку здійснюють за надлишкового статичного тиску (0,35-0,45) МПа протягом (15-20) хв. Перераховані вище ознаки складають суть корисної моделі. Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. При одержанні реактопластичних полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) із наперед заданим комплексом властивостей в останні роки велике значення приділяють енергоємності процесів, що застосовуються на усіх стадіях одержання ПКМ. Тому при розробці процесів одержання таких ПКМ важливо вибирати ефективні (оптимальні) параметри (режими) їх одержання (і, зокрема, твердіння) із застосуванням інтенсифікуючих методів як хімічної, так і фізичної модифікації та реалізуючого технологічного обладнання, які вимагають найменших енерговитрат, забезпечуючи у той же час високі експлуатаційні властивості кінцевих затверділих ПКМ. До подібних методів фізичної модифікації відносять, наприклад, твердіння з використанням УЗ, обробку струмами високої частоти й ін. При цьому застосування механічних коливань УЗ-діапазону, або УЗ-коливань (УЗК), є одним з найбільш перспективних засобів фізичного впливу на рідкі чи тверді компоненти, які широко використовуються в хімічній технології для інтенсифікації ряду технологічних процесів. Дія пружних коливань звукового і УЗдіапазонів частот на рідини дозволяє широко використовувати ці коливання для інтенсифікації таких процесів, як диспергування, емульгування і отримання суспензій, процесів масообміну, змішування різних компонентів, деемульгування, кристалізації, полімеризації і деполімеризації, для пре 64677 4 парування об'єктів із кристалічних, порошкоподібних, волокнистих й інших речовин при електронномікроскопічних дослідженнях, при виробництві композиційно-волокнистих полімерних матеріалів й ряді інших технологічних процесів. У зв'язку із цим є актуальним аналіз наявних та розроблення на їх базі удосконалених процесів та технологічних засобів кавітаційної обробки, які генерують необхідні для конкретних процесів УЗК, та реалізуючого обладнання. Найбільший інтерес для практичного використання як реактопластичні полімерні композиції, а саме як зв'язуючі, що використовуються для виготовлення, зокрема, армованих волокнами ПКМ, являють недорогі, високоміцні, звичайно жорсткі в затверділому стані ЕП на базі епоксидних композицій (ЕК), зокрема, епоксидних олігомерів (ЕО) та епоксидних зв'язуючих (ЕЗ) на їх основі. Широкі можливості при використанні епоксидних матриць по відношенню до інших зв'язуючих, що використовуються в процесах одержання ПКМ, відкриваються завдяки їхнім властивостям, а саме: низькій лінійній усадці; відсутності низькомолекулярних речовин твердіння; високій адгезійній міцності; можливості одержання цих ЕЗ у різному фізичному стані - від твердих до низьков'язких, що дозволяє використовувати різні технологічні прийоми; високим електричним характеристикам в широкому діапазоні температур; водо- та хімічній стійкості. У свою чергу, в останній час все більше використання знаходять ЕП з ефектом пам'яті форми, зокрема, при виконанні ремонтних робіт на полімерних трубопроводах та для інших цілей. Тому надалі досліджуються аспекти обгрунтування технологічних засад одержання широкого спектра композицій ЕП з точки зору досягнення енергоощадності шляхом застосування при їх одержанні ефективних режимів УЗ-обробки. Спосіб ілюструється кресленням, де показано циклограми твердіння і загальний час t одержання ЕК у складі ЕД-20+УП-640+УП-599+ізоМТГФА+УП-606/2 при виготовленні ЕП з ефектом пам'яті форми за дослідженими режимами. На кресленні прийняті наступні позначення: 1 базовий режим одержання ЕП; 2 - УЗ-обробка ЕК за нормального тиску; 3 - УЗ-обробка ЕК за надлишкового тиску; t - час. Для одержання ЕП, що термоусаджуються, використовували ЕО марок ЕД-20 і УП-640, еластичну компоненту у вигляді ЕО марки УП-599, суміш твердника ізо-МТГФА із прискорювачем твердіння УП-606/2. Особливістю розроблених режимів УЗ-обробки ЕК у присутності надлишкового тиску є те, що смоляну частину ЕК до її твердіння піддають одночасному об'ємному впливу різночастотних УЗК при температурі (60-80) °С і постійному статичному тиску (0,35-0,45) МПа протягом (15-20) хв. Знайшли, що найбільше зміцнення ЕП, що термоусаджуються, виготовлених на базі ненаповнених ЕК, дає одночасне озвучування в низькочастотному й середньочастотному діапазонах за надлишкового тиску. Перше здійснюють при інтен2 сивності (2,5-3,5) Вт/см , частоті (16-23) кГц, амп 5 літуді (4-8) мкм, температурі (60-80) °С протягом (30-40) хв., а у середньочастотному діапазоні - при частоті (1,0-1,5) МГц, амплітуді від 0,1 мкм до 0,2 2 2 мкм й інтенсивності від 20 Вт/см до 30 Вт/см . При цьому було досліджено, що відхилення від зазначених ефективних параметрів УЗмодифікації призводить до зниження міцності ЕП з ефектом пам'яті форми. Крім того, додаткові дослідження з впливу режиму твердіння на фізико-механічні характеристики після УЗ-обробки смоляної частини ненаповненої ЕК показали, що для таких ЕК, на відміну традиційного режиму твердіння (70 °С/8 год. + 100 °С/4 год. + 120 °С/2 год.), що триває 14 год., цілком прийнятним є прискорений режим твердіння впродовж 6,5 год. (рис. 2). Тобто досягається зменшення показника загальної тривалості одержання повністю затверділих виробів з ефектом пам'яті форми щонайменше у 14/6,5=2,15 разу. Також встановлено, що спільне проведення УЗ-обробки за надлишкового тиску дозволяє зменшити і цей час ще на 0,5 год. відповідно до режиму (див. кресл.), а саме: 0,5 год. (УЗ-обробка) + 70 °С/2,5 год. + 100 °С/2 год. + 120 °С/1 год. Таким чином, перевагою застосування розроблених технологічних засад виготовлення ЕП з ефектом пам'яті форми є як скорочення часу на фізичну модифікацію ЕК при збільшенні міцності і температури склування, так і збереження еласти Комп’ютерна верстка А. Крулевський 64677 6 чності (деформації при розриві) ЕП, що термоусаджуються, у порівнянні з ЕП, одержаними за традиційними технологіями. У результаті підвищується продуктивність праці, зокрема, при використанні муфто-клейових технологій ремонту поліетиленових труб, забезпечується енергоощадність, а також усуваються обмеження щодо кліматичних зон і сезонів використання вищезазначених епоксидних муфт, що термоусаджуються, для їхнього цільового використання. Також експериментально було встановлено, що застосування вищеописаної зовнішньої УЗ-дії приводить одночасно до покращення якості гомогенізації ЕК, поліпшення якості просочення та підвищення (в середньому на 30-45 %) фізикомеханічних властивостей одержуваних затверділих ЕП на основі озвучених ЕК. Це дає базу для обгрунтування технологічних засад енергоощадності при розробленні процесів одержання виробів з композицій ЕП з ефектом пам'яті форми УЗ-модифікацією. Джерела інформації: 1. А.С. СССР № 1464441, кл. C08J5/24, 1987 г. 2. Спосіб просочення орієнтованих волокнистих наповнювачів епоксидними зв'язуючими. Патент України на корисну модель № 39145. МПК (2009) C08J5/24; № u200810079; заявл. 04.08.2008; опубл. 10.02.2009, Бюл. № 3. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601