Полімерна композиція

Реферат: Винахід належить до полімерних композицій на основі фенолоформальдегідної смоли та наповнювача - волокна модифікованого нікелем (Ni-BB), які використовуються для виготовлення рухомих деталей машин і механізмів. В основу винаходу покладено задачу підвищення фізико-механічних характеристик полімерної композиції шляхом використання вуглецевого волокнистого наповнювача. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція на основі фенолоформальдегідної смоли містить волокно Ni-BB при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: волокно Ni-BB 60-70 фенолоформальдегідна смола 40-30. Композиція, що заявляється, не поступаючись відомій композиції на основі фенолоформальдегідної смоли та волокна, переважає її за межею міцності при згині та модулем пружності при стисненні відповідно у 1,19-1,24 та 2,8-2,9 разу. UA 98713 C2 (12) UA 98713 C2 UA 98713 C2 5 10 15 20 25 30 Винахід належить до полімерних термореактивних композицій на основі фенолоформальдегідної смоли і вуглецевих волокнистих наповнювачів, які використовуються для виготовлення деталей конструкційного призначення машин і механізмів. Відома полімерна композиція на основі фенолоформальдегідної смоли, армованої пековими волокнами [Див. Burya A.I., Chercasova N.G., Wang Wei-gang, Dai Yi-wen The strengthed effect in chaoticly reinforced phenolics composite based on pitch-based carbon fibres // Journal New Carbon Materials, Vol. 16, № 4, december, 2001. p. 40-45.]. Недоліками даної композиції є низькі показники фізико-механічних характеристик. Найбільш близькою за технічним рішенням до винаходу, що пропонується, є полімерна композиція на основі фенолоформальдегідної смоли, яка містить як наповнювач ГЦ-вуглецеву стрічку [Див. Буря А.И., Черкасова Н.Г., Киприч В.В. Исследование свойств углепластика на основе фенолоформальдегидного связующего и ГЦ-углеродной ленты // Материалы за V международна научно практична конференція "Основните проблеми на съвременната наука 2009", 17-25 април 2009. Том 18. Химия и химически технологии Екология География и геология. Селско стопанство. Ветеринарна наука. Софія "Бял ГРАД-БГ" ООД 2009. - С. 9-12.Прототип]. Ступінь наповнення фенолоформальдегідної смоли ГЦ-вуглецевим волокном складає 60 мас. %. Недоліками даної композиції є низькі напруження при стисненні та модуль пружності, що в цілому обмежує використання даної композиції для виготовлення деталей рухомих з'єднань, що працюють в умовах сухого тертя. В основу винаходу поставлено задачу підвищення фізико-механічних характеристик полімерної композиції шляхом використання гідратцелюлозного вуглецевого волокна, модифікованого нікелем (Ni-ВВ). Поставлена задача вирішується тим, що полімерна композиція на основі фенолоформальдегідної смоли містить волокно Ni-BB при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Ni-BB 60-70 фенолоформальдегідна смола 40-30. Дані про методи отримання наповнювачів та їх характеристики (див. таблиця 1) наведені нижче. Ni-BB отримували за такою технологією: спочатку віскозне гідратцелюлозне волокно (ТУ 10546-80) просочували 1М водним розчином хлориду нікелю (модуль ванни – 10) при кімнатній температурі протягом 4-х годин. Потім просочене волокно віджимали на вальцях при тиску 10 2 кг/см і сушили при кімнатній температурі до постійної маси. Карбонізацію просочених віскозних волокон проводили при температурі 1173 К в шахтній печі періодичної дії в інертній атмосфері (азот, аргон). Швидкість підйому температури до 773 К складала 2 град./хв, витримка при кінцевій температурі обробки – 30 хвилин. 35 Таблиця 1 Характеристики модифікованого нікелем гідратцелюлозного вуглецевого волокна (Ni-BB) Питома Масова Діаметр частка нікелю, намагніченість, моноволокна, 3 мас. % мкм Гссм /г 23 40 45 13 Кількість моноволокон 25 18 Міцність моноволокна на розрив, МПа 200 Питомий об'ємний електроопір, Омм -4 310 Вміст нікелю визначали методом комплексонометричного титрування [Див. Шварценбах Г., Флашка Г. - Комплексонометрическое титрование. - М.: Химия, 1970. - 360 с.], міцність на розрив - шляхом виміру руйнівної напруги при розтягуванні моноволокна [Див. Изучение структурно-деформационных превращений при пиролизе фосфата целлюлозы /Н.В.Гулько, И.Н.Ермоленко, И.П.Люблинер, Л.Ф.Казак // Весці АН БССР. Сер. хім. навук. - 1977. - №3. - С. 81-84], питому намагніченість - зважуванням зразка на аналітичних терезах в неоднорідному магнітному полі [Див. Чечерников В.И. - Магнитные измерения. - М.: изд-во МГУ, 1963. - 78 с.]. Вимір електроопору волокон здійснювали 2-контактним методом у комірках з притискними посрібленими контактами за допомогою універсального вольтметра В7-16А. Питомий об'ємний електроопір волокон (v) розраховували по формулі: v = (RS)/L, [Омм], де R - вимірюваний опір, S - площа перетину волокна, L - довжина волокна. 1 UA 98713 C2 5 10 15 20 Приклад 1 Композицію, що складалась із фенолоформальдегідної смоли ЛБС-1 ГОСТ 901-78 (40 мас. %) та Ni-BB (60 мас. %) готували просоченням наповнювача, попередньо нарізаного на відрізки довжиною 10 мм, 35-40 % розчином фенолоформальдегідного олігомеру в ацетоні. Після стадії просочування волокніт висушували при кімнатній температурі протягом доби, а потім при температурі 353К до досягнення вмісту летких речовин - 5,65-6,98 %. Зразки для випробувань виготовляли методом прямого пресування вуглепрепрегу при температурі 433К й питомому тиску 20-25 МПа з подальшою термообробкою готових зразків при температурі 393К протягом 4 годин. Межу міцності при згині полімерної композиції визначали за ГОСТ 4648-81, модуль пружності при стисненні - ГОСТ 9550-81. Приклад 2 Композицію із фенолоформальдегідної смоли (35 мас. %) та Ni-BB (65 мас. %) готували, переробляли у вироби за методикою і випробували за ГОСТами, які наведені у прикладі 1. Приклад 3 Композицію із фенолоформальдегідної смоли (30 мас. %) та волокна Ni-BB (70 мас. %) готували, переробляли у вироби за методикою і випробували за ГОСТами, які наведені у прикладі 1. Приклад 4 (прототип) Композицію із фенолоформальдегідної смоли (40 мас. %) та стрічки із гідратцелюлозного вуглецевого волокна, модифікованого нікелем (60 мас. %), готували, переробляли у вироби і випробували за ГОСТами і методикою, які наведені у прикладі 1. Властивості полімерних композицій заявленого винаходу і відомої композиції наведені у таблиці 2. Таблиця 2 Властивості полімерних композицій Показники Межа міцності при згині, МПа Модуль пружності при стисненні, МПа Склад полімерної композиції, за прикладами 2 3 1 4 89,4 92,7 88,7 74,2 5,3 5,33 5,37 1,85 25 30 Аналіз результатів випробувань композицій технічного рішення, що заявляється, і відомої свідчать про те, що композиція, яка заявляється, на основі фенолоформальдегідної смоли та Ni-BB переважає відому за межею міцності при згині та модулем пружності при стисненні відповідно у 1,19-1,24 та 2,8-2,9 разу. Завдяки високим фізико-механічним показникам композиція може бути використана для виготовлення деталей рухомих з'єднань сільськогосподарських машин, хімічного і металургійного обладнання, які працюють в умовах обмеженого змащування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Полімерна композиція, що містить фенолоформальдегідну смолу та вуглецевий волокнистий наповнювач, яка відрізняється тим, що як наповнювач містить гідратцелюлозне вуглецеве волокно, модифіковане нікелем, (Ni-BB) при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Ni-BB 60-70 фенолоформальдегідна смола 40-30. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 2