Спосіб підвищення механічних властивостей плівкових полімерних матеріалів
Номер патенту: 50337
Опубліковано: 25.05.2010
Автори: Тихий Віктор Григорович, Гусарова Ірина Олександрівна, Потапов Олександр Михайлович, Абраімов Вячеслав Володимирович, Сальтевський Григорій Іванович, Лотоцька Вікторія Олександрівна, Кревсун Олександр Вікторович, Похил Юрій Онисимович, Кіслов Олександр Матвійович, Зарицький Іван Петрович
Формула / Реферат
Спосіб підвищення механічних властивостей плівкових полімерних матеріалів шляхом радіаційного опромінювання пучками прискорених протонів, який відрізняється тим, що додатково здійснюють опромінювання пучками прискорених електронів, при цьому опромінювання протонами і електронами здійснюють сумісно у кріогенному вакуумі 10-3... 10-4 Па з параметрами опромінювання у межах:
- енергія часток в пучках - 150...180 кеВ;
- щільність потоків протонів і електронів - 1-1011...1-1012 см-2-с-1;
- повний флюенс протонів і електронів - 1-1014...1-1016см-2;
- температура опромінювання - 20...60°С.
Текст
Спосіб підвищення механічних властивостей плівкових полімерних матеріалів шляхом радіаційного опромінювання пучками прискорених протонів, який відрізняється тим, що додатково здійснюють опромінювання пучками прискорених електронів, при цьому опромінювання протонами і електронами здійснюють сумісно у кріогенному вакуумі 10-3... 10-4 Па з параметрами опромінювання у межах: - енергія часток в пучках - 150...180 кеВ; - щільність потоків протонів і електронів - 11011...1-1012 см-2-с-1; - повний флюенс протонів і електронів - 1-1014...11016см-2; - температура опромінювання - 20...60°С. (19) (21) u200912593 (22) 04.12.2009 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) ПОХИЛ ЮРІЙ ОНИСИМОВИЧ, АБРАІМОВ ВЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, САЛЬТЕВСЬКИЙ ГРИГОРІЙ ІВАНОВИЧ, ЗАРИЦЬКИЙ ІВАН ПЕТРОВИЧ, ЛОТОЦЬКА ВІКТОРІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА, КІСЛОВ ОЛЕКСАНДР МАТВІЙОВИЧ, КРЕВСУН ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, ТИХИЙ ВІКТОР ГРИГОРОВИЧ, ГУСАРОВА ІРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА, ПОТАПОВ ОЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ (73) ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ІМ. Б.І. ВЄРКІНА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 50337 4 вом опромінення і зовнішньої напруги відслоюєтьопромінюванням прискореними потоками протонів ся і відкриває внутрішні шари матеріалу дії УФ з енергією 1 МеВ в вакуумі до поглинених доз 10, опромінювання; Тобто несуча спроможність мате100, 1000 і 5000 Мрад. Встановлено, що опроміріала знижується завдяки потоншенню зразка і нювання з дозою до 10 Мрад викликає незначне виникненню концентрації напруги на мікротріщизростання напруги руйнування плівок полііміду, нах. Вказані обставини і є причиною, що перешкоале, починаючи з дози 100 Мрад і більше відбуваджає отриманню технічного результату при викоється поступове зменшення напруги руйнування, ристанні відомого способу. яке досягає приблизно 25 % після опромінювання Відомий спосіб підвищення міцності органічної максимальною дозою 5000 Мрад. Аналогічно поаримідної тканини внаслідок дії ультрафіолетового водить себе еластичність полімеру, зменшуючись опромінювання [Yu.A. Shavarin, S.L. Blinova et al. при дозі 100 Мрад на 15 %, а після дози 5000 /Simulation Tests of Polymeric Materials Intended for Мрад еластичність падає втричі. В той же час меLong-Term Spacecraft Missions in Radiation Fields // жа плинності полііміду монотонно зростає приблиProc. of the 6th Symposium on Materials in a Space зно на 10 % при збільшенні поглиненої дози у вкаEnvironment, ESTEC, Noordwijk, The Netherlands.заному інтервалі. Дозова залежність модуля 1994.-P.401-410]. Згідно із відомим способом обпружності полііміду також має немонотонний хараробку аримідної тканини проводять шляхом триктер: в області доз до 500 Мрад модуль пружності валого опромінювання УФ випроміненням у вакуупомітно зростає, тоді як з подальшим зростанням мі на протязі 200 і більше еквівалентних сонячних поглиненої дози вище 1000 Мрад значення модуля днів, досягаючи при цьому збільшення розривної пружності зменшується. Автори пов'язують таку міцності матеріалу приблизно на 20 %. Автори поведінку механічних властивостей полііміду з пов'язують таку поведінку матеріалу з тим, що радією конкуруючих структурних механізмів - розридіаційно-стимульовані процеси зшивання полімервом макроланцюгів і міжмолекулярним зшиванням. них ланцюгів мають перевагу по відношенню до Як і в запропонованій корисній моделі, у спопроцесів деструкції полімерних ланцюгів в даному собі - прототипі механічні властивості плівкових матеріалі і в обраних умовах радіаційного впливу. полімерних матеріалів покращують шляхом їх Як і в запропонованій корисній моделі, механіопромінювання прискоренними потоками протонів. чні властивості плівкових полімерних матеріалів Причиною, що перешкоджає отриманню техніпідвищують шляхом радіаційного опромінювання. чного результату у способі - прототипі, є занадто Причиною, що перешкоджає отриманню технічного висока енергія і маса заряджених часток, що викорезультату, є та обставина, що для досягнення ристані при опромінюванні плівок полііміду, і, відпомітного зростання міцності полімеру в відомому повідно, висока доза поглиненої радіації, що призспособі потребується дуже довготривале опроміводить до переважаючої дії деструктивних нювання (на протязі більше, ніж 200 діб), що не є механізмів впливу радіації на механічні характериприйнятним з урахуванням складності технічної стики полімеру. реалізації, рівня ефективності і економічної доціНеобхідність в підвищенні механічних властильності. востей полімерних матеріалів обумовлена їх шиВідомий спосіб модифікації полімерних виророким застосуванням в сучасному космічному бів, що дає можливість збільшити строк експлуаапарато- та приладобудуванні при створенні констації виробів в якості високовольтної ізоляції [а.с. трукційних виробів (баків, надувних і розгортаємих СРСР 1666472 А1, кл. C08J 3/28, 1989]. конструкцій), в якості терморегулюючих покриттів, Згідно з відомим способом вироби опромінюекранно-вакуумної теплоізоляції, в виробах електють дозою о,2...0,7 МГр протонами с пробігом ротехнічного призначення, у вигляді дичкових тка0,7...0,76 товщини виробу. нин і т.ін. Дані матеріали в умовах експлуатації Як і в запропонованій корисній моделі, у відоперебувають у пружно-напруженному стані при мому способі електроізоляційні властивості полінапругах, що наближаються до межи їх плинності. мерних виробів покращують шляхом опромінюЗ іншого боку, загальним недоліком полімерних вання потоком протонів. матеріалів, що обмежує їх застосування в складі Причиною, що перешкоджає отриманню технівиробів космічної техніки, є висока чутливість до чного результату, є використання потоку протонів дії іонізуючих випромінювань. Структурні зміни під з високою енергією і значною щільністю, що може впливом опромінювання полімерів викликають призвести до збільшення крихкості полімеру і, як зміни всього комплексу властивостей, в особливонаслідок, до руйнування матеріалу в процесі екссті механічних характеристик. Тому проблема підплуатації. вищення міцнісних властивостей полімерних маПрототипом обраний спосіб зміни деформатеріалів з одночасним запобіганням їх ційно-міцностних властивостей полімерних плівкоокрихчуванню уявляється вельми актуальною. вих матеріалів шляхом їх опромінювання потоком Задачею, на вирішення якої спрямована заважких заряджених часток-протонів [П.В.Сидякин, пропонована корисна модель, є створення спосоР.М.Тюлина, В.Г.Алексеев и др. Влияние ускоренбу підвищення механічних характеристик плівконых протонов на механическую прочность поливих полімерних матеріалів, які являються основою имидной пленки//В сб. «Радиационная стойкость багатьох полімерних композиційних матеріалів полимерных и полимерсодержащих материалов в космічного призначення. условиях космоса».-М.: НИИТЭХИМ.-1989.Технічний результат, який може бути досягнуВЫП.8.-С.63-66]. тий при використанні пропонованої корисної моЗгідно із способом - прототипом зміна механіделі, полягає в посиленні процесів закріплення чних властивостей плівок полііміду досягається їх молекулярної структури плівкових полімерних ма 5 50337 6 теріалів і зменшенні деструктивної дії радіації при протонно-електронного опромінювання поліімідних одночасному збереженні достатнього рівня еласплівок з вказаними вище параметрами. тичності за рахунок оптимального розподілу крисНа відміну від прототипу, в запропонованій коталічної фази за об'ємом і орієнтацією, що призрисній моделі закладено принцип одночасної дії водить до зростання міцнісних властивостей «м'яких» комбінованих радіаційних навантажень, матеріалу. тобто опромінювання протонами і електронами з Суть корисної моделі полягає в тому, що в вівідносно невеликими енергіями (150... 180 кеВ) і домому способі підвищення механічних властиводозами ( у межах флюенсів 1014...1016 см-2), що стей плівкових полімерних матеріалів шляхом рапризводить до структурної модифікації, яка забездіаційного опромінювання пучками прискорених печує максимальне підвищення модуля пружності і протонів, додатково здійснюють опромінювання межи плинності плівкових полімерних матеріалів і пучками прискорених електронів, при цьому опропри цьому не викликає їх окрихчування. мінювання протонами і електронами виконують На кресленні наведено схему установки для сумісно у кріогенному вакуумі 10-3... 10-4 Па з пареалізації запропонованого способу. раметрами опромінювання у межах: Згідно з кресленням, установка містить кріо- енергія часток в пучках - 150... 180 кеВ; генно-вакуумну камеру 1 із фланцями для приєд- щільність потоків протонів і електронів - 1нування прискорювального комплексу на суміще1011...1-1012 см-2-с-1; них пучках від джерела протонів 2 і джерела - повний флюенс протонів і електронів - 1електронів 3. У вакуумній камері 1 розміщений 1014...1-1016см'2; - температура опромінювання предметний столик 4, який дозволяє переміщувати 20.. .60°С. об'єкт 5 в зону впливу радіації 6. При цьому об'єкт Запропонована корисна модель відрізняється 5 закріплюють на платі 7. тим, що додатково здійснюють опромінювання Установка оснащена приладами 8 контролю і пучками прискорених електронів, при цьому опрокерування її роботи, комбінованою системою вакумінювання протонами і електронами виконують умування, що містить механічні, турбомолекулярні сумісно у кріогенному вакуумі 10-3... 10-4 Па з паі кріогенні насоси (на кресленні не зображені), шираметрами опромінювання у межах: - енергія часберні вакуумні затвори 10 і радіаційний екран 11. ток в пучках - 150... 180 кеВ; Робота установки здійснюється таким чином. - щільність потоків протонів і електронів - 1Об'єкт 5 (зразки, що зазнають комплексну сумісну 1011...1-1012 см-2 • с-1 ; дію прискорених протонів і електронів) розміщують - повний флюенс протонів і електронів - 1на предметному столику 4 кріогенно-вакуумної 1014...1-1016см-2; камери 1 і переміщують його в зону впливу радіа- температура опромінювання - 20... 60°С. ції 6. Заливають рідкий азот у кріогенні ємності (на Між суттєвими ознаками запропонованої корикресленні не зображені) кріогенно-вакуумної камесної моделі і технічним результатом, який може ри 1 і відпомповують її до тиску залишкових газів в бути досягнутий при її використанні, існує такий камері не більш 1-10-4 Па. Виводять установку на причинно-наслідковий зв'язок. Відомо, що під дією робочий режим, підтримуючи температуру кріорадіації в полімерних матеріалах реалізуються генної системи на рівні 77 К за допомогою радіаконкуруючи процеси зшивання та деструкції поліційного екрану 11. мерних ланцюгов. При цьому в області малих доз Опромінюють об'єкт 5 сумісним потоком продомінує зшивання, а при збільшенні дози - деструтонів від джерела 2 і електронів від джерела 3 з кція. В аморфно-кристалічному полімері, яким є енергією, щільністю та визначеною тривалістю, поліімід, кристаліти виконують подвійну роль: винеобхідними для забезпечення флюенса в межах, ступають в якості вузлів фізичної зшивки і, одновказаних в формулі корисної моделі. часово, в якості ефективних дисипативних центрів, Після закінчення опромінювання відтинають що підвищують міцностні властивості полімерів. В джерела 2 і 3 від камери 1 за допомогою шибернозалежності від дози опромінювання змінюється в го вакуумного затвора 10, виключають систему той чи інший бік співвідношення кількості і щільновипомповування і витягають опромінений об'єкт 5 сті пакування кристалітної і аморфної фаз, а від з камери 1. цього залежить критична напруга руйнування поЗа допомогою запропонованого способу можлімера. Максимальний рівень фізико-механічних на виконувати радіаційну обробку перспективних властивостей досягається при низьких дозах радідля застосування в сучасному космічному апараації завдяки досягненню оптимальних структурних тобудуванні плівкових полімерних матеріалів і параметрів: змісту, розміру кристалітів, їх розподікомпозитів на їх основі. Дослідженнями було всталу по об'єму і орієнтації, що призводить до зросновлено, що при обробці згідно запропонованого тання дисипативних властивостей, зменшенню способу механічні характеристики полімерних плірозмірів структурних елементів і, відповідно, зросвкових матеріалів істотно підвищуються. танню міцностних властивостей аморфноПриклад 1. кристалічного полімеру. Принципова особливість Для поліімідної плівки товщиною 40 мкм під запропонованого способу полягає в використанні впливом опромінювання сумісним пучком протонів ефекту неадитивності результуючого впливу оді електронів з енергією 160кеВ і повним флюенсом ночасно діючих декількох чинників (в нашому ви5-1015 см-2 межа плинності зросла порівняно з непадку - потоків протонів і електронів), тобто в виопроміненим зразком на 37 %, модуль пружності користанні явища синергізму. Саме ці уявлення зріс на 83 %, тоді як напруга руйнування і еластидали підґрунтя для вибору застосованих режимів чність збереглися на прийнятно високому рівні. Приклад 2 7 50337 8 Для поліімідної плівки товщиною 40 мкм під опроміненим зразком на 55 %, модуль пружності впливом опромінювання сумісним пучком протонів зріс на 108 %, в той же час полімер не перейшов у і електронів з енергією 160кеВ і повним флюенсом крихкий стан,зберігши максимальне подовження 1-1016 см-2 межа плинності зросла порівняно з нена рівні 26 %. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 26 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
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for enhancement of mechanical properties of polymeric materials
Автори англійськоюPokhyl Yurii Onysymovych, Abraimov Viacheslav Volodymyrovych, Saltevskyi Hryhorii Ivanovvych, Zarytskyi Ivan Petrovych, Lototska Viktoria Oleksandrivna, Kislov Oleksandr Matviiovych, Krevsun Oleksandr Viktorovych, Tykhyi Viktor Hryhorovych, Husarova Iryna Oleksandrivna, Potapov Oleksandr Mykhailovych
Назва патенту російськоюСпособ повышения механических свойств пленочных полимерных материалов
Автори російськоюПохил Юрий Анисимович, Абраимов Вячеслав Владимирович, Сальтевский Григорий Иванович, Зарицкий Иван Петрович, Лотоцкая Виктория Александровна, Кислов Александр Матвеевич, Кревсун Александр Викторович, Тихий Виктор Григорьевич, Гусарова Ирина Александровна, Потапов Александр Михайлович
МПК / Мітки
МПК: C08J 3/28
Мітки: плівкових, підвищення, механічних, матеріалів, полімерних, спосіб, властивостей
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-50337-sposib-pidvishhennya-mekhanichnikh-vlastivostejj-plivkovikh-polimernikh-materialiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб підвищення механічних властивостей плівкових полімерних матеріалів</a>
Попередній патент: Харчовий продукт із насіння соняшника або насіння баштанних культур, волоського горіха, фундука, фісташок
Наступний патент: Спосіб ендопротезування колінного суглоба при дефектах медіального виростка великогомілкової кістки
Випадковий патент: Пристрій для захисту трифазного асинхронного електродвигуна від роботи на двох фазах