Спосіб одержання муфти, що термоусаджується, з епоксидних композицій

1. Спосіб одержання муфти, що термоусаджується, з епоксидних композицій, що включає підготування вихідної заготовки з епоксидного полімеру ангідридного затвердіння, нагрівання її до переходу у високоеластичний стан і деформування у високоеластичному стані з наступним охолодженням при зберіганні напруженого стану, причому як епоксидний полімер використовують епоксидну композицію з температурою склування Тс, що перевищує 50°С, крім того, композиція включає жорсткий і еластичний компоненти, при цьому як жорсткий компонент використовують ароматичний складний дигліцидиловий ефір, як еластичний компонент - блок-олігомер з аліфатичної епоксидної смоли і кислого олігоефіру, при їх співвідношенні (3:2)-(4:2) відповідно, який відрізняється тим, що суміш жорсткого та еластичного компонентів до підготування вихідної заготовки піддають об'ємному впливу низькочастотних ультразвукових коливань при частоті від 15 до 18 кГц, амплітуді від 5 до 12 мкм, інтенсивності від 7 до 12 Вт/см 2, температурі від 60 до 70°С протягом 25-30 хв. 2. Спосіб одержання муфти, що термоусаджується, з епоксидних композицій по п. 1, який відрізняється тим, що використовують епоксидну композицію з температурою склування Тc від 60 до 70°С, граничною деформацією в склоподібному стані eс від 3 до 5%, граничною деформацією у високоеластичному стані eв.е. від 48 до 60% і деформацією роздачі e від 3 до 5%, які досягаються при використанні циліндричної муфти, що термоусаджується, із внутрішнім діаметром, що перевищує 60 мм. (19) UA (11) (21) 2000042472 (22) 28.04.2000 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Шелудченко Володимир Ілліч, Клявлін Валерій Володимирович (73) Шелудченко Володимир Ілліч, UA, Клявлін Валерій Володимирович, UA (56) 1. Крыжановский В.К., Школьникова А.П., Глебов С.А. Свойства сетчаты х полимеров, деформированных в высокоэластичном состоянии // Пластмассы. - 1987. - № 12. - С. 27-28. 2. Спосіб одержання виробів з термоусадкою. Патент України на винахід № 10299, 1996. МПК В29С61/08 – прототип. 3. Черняк К.И. Эпоксидные компаунды и их применение. - Л.: С удостроение, 1967. - 399 с. 4. Эпоксидные смолы и полимерные материалы на их основе: Каталог. – Черкассы: НИИТЭХИМ, 1989. – 55 с. 5. Кестельман В.Н. Физические методы модификации полимерных материалов. - М.: Химия, 1980. - С. 148-152. 6. Колосов А.Е. и др. Способ получения связующего для композиционных материалов. Авторское свидетельство СССР № 1574612, МПК С08L63/00, С08J3/28, 1990. 7. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И.П. Голяминой. - М.: Сов. энциклопедия,1979. 400 с. 8. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическая аппаратура. - М., 1976. – 316 с. C2 (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ МУФТИ, ЩО ТЕРМОУСАДЖУЄТЬСЯ, З ЕПОКСИДНИХ КОМПОЗ ИЦІЙ 35659 такі операції: одержання рідинних епоксидних композицій на основі смоли й затверджувана; підготування вихідних циліндричних заготовок шляхом заливання рідинних епоксидних композицій у відповідні форми з наступним формуванням сітчастої структури полімеру до 95-97%-вмісту зольфракції; нагрів циліндричних заготовок до переходу нагрітого матеріалу до високоеластичного стану; де формування заготовок у високоеластичному стані в жорстких прес-формах при різноманітних ступенях відносної деформації e; о холодження заготовок при зберіганні отриманого напруженого стану. Проте, як показали результати проведених експериментальних досліджень, застосувати безпосередньо спосіб прототипу для одержання трубчастих заготовок, що термоусаджуються і які сформовані на основі епоксидно-діанової смоли ЕД20, не вдається. Отримані трубчасті заготовки руйнувалися в процесі деформування у високоеластичному стані при температурі 150-170°С, що, у свою чергу, свідчить про малий запас пластичності і міцності у розглянутих епоксидних полімерів. Як прототип вибраний спосіб одержання виробів, що термоусаджуються [2]. Відповідно до цього патенту, спосіб одержання виробів, що термоусаджуються, включає підготовку ви хідної заготовки шляхом заливання у відповідні форми рідкого епоксидного полімеру ангідридного затвердження, нагрівання заготовки до її переходу у високоеластичний стан і деформування у високоеластичному стані з наступним охолодженням при збереженні напруженого стану, причому в якості епоксидного полімеру використовують епоксидну композицію з температурою склування ТС=50-80°С, граничною деформацією в склоподібному стані eс=4-6%, у високоеластичному стані eв.е.=65-80%. Крім того, композиція включає жорстку й еластичну компоненти, при цьому як жорстку компоненту використовують ароматний складний дигліцидиловий ефір, як еластичну компоненту – блоколігомер з аліфатичної епоксидної смоли і кислого олігоефіру при їхньому співвідношенні (3:2)-(4:2) відповідно, а деформування заготовки здійснюють до її збільшення (деформації роздачі) на 2-20%. Проте і спосіб прототипу не забезпечує достатнього запасу міцності одержуваних виробів, що термоусаджуються, із епоксидних полімерів (ЕП) через невисокий ступінь реалізації характеристик міцності і технологічних властивостей епоксидної смоли - основної складової, що має домінуючий вплив на міцність одержуваних виробів у склоподібному стані. Тому при використанні способу прототипу внаслідок недостатньої міцності сформованої муфти нерідко застосовують додаткові операції бандажування (підмотування) скляною стрічкою отриманого муфто-клейового з'єднання. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу одержання муфти, що термоусаджується, з епоксидних полімерів, у якому добір умов проведення способу дозволяє одержувати вироби з прийнятною для технології реалізації способу, що заявляється, рухливістю сітчастої структури в еластичному стані, а також підвищеними властивостями міцності в склоподібному стані, що дозволяє використовувати такі вироби як високоміцні сполучні муфти. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання муфти, що термоусаджується, із епоксидних композицій, що включає підготовку вихідної заготовки з епоксидного полімеру ангідридного затвердження, нагрів її до переходу у високоеластичний стан і деформування у високоеластичному стані з наступним охолодженням при зберіганні напруженого стану, причому як епоксидний полімер використовують епоксидну композицію з температурою склування ТС, що перевищує 50°С, крім того, композиція включає жорстку й еластичну компоненти, при цьому якості жорстку компоненту використовують ароматичний складний дигліцидиловий ефір, як еластичну компоненту – блок-олігомер з аліфатичної епоксидної смоли і кислого олігоефіру при їхньому співвідношенні (3:2)-(4:2) відповідно, а суміш жорсткої та еластичної компонент до підготовки вихідної заготовки піддають об'ємному впливу низькочастотних ультразвукових коливань при частоті від 15 до 18 кГц, амплітуді від 5 до 12 мкм, інтенсивності від 7 до 12 Вт/см 2, температурі від 60 до 70°С протягом 2530 хв. Спосіб одержання муфти, що термоусаджується, із епоксидних композицій також відрізняється тим, що використовують епоксидну композицію з температурою склування ТС від 60 до 70°С, граничною деформацією в склоподібному станів від 3 до 5%, граничною деформацією у високоеластичному стані eв.е. від 48 до 60%, і деформацією роздачі є від 3 до 5%, які досягаються при використанні циліндричної муфти, що термоусаджується, із внутрішнім діаметром, що перевищує 60 мм. Перелічені ознаки способу складають суть винаходу. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотни х ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Відомо, що можливості формозміни термореактивних полімерів порівняно з термопластичними набагато менше, що обумовлено наявністю рясної сітки хімічних зв'язків [3, 4]. При деформуванні сітчастих полімерів поряд із процесами орієнтації ланок молекулярного ланцюгу інтенсивно розвиваються процеси механічної деструкції (руйнація сітки хімічних зв'язків), що превалюють над орієнтаційними процесами вже при порівняно невеликих деформаціях. Граничний розмір деформації для сітчастих полімерів визначається фізико-хімічними характеристиками матеріалу і значною мірою топологією сітки і, зокрема, гущиною хімічних вузлів сітки і рухливістю міжвузлових фрагментів. Рухливість міжвузлових фрагментів зменшується із збільшенням щільності хімічних вузлів і зниженням рухливості міжвузлових фрагментів. Однією з основних фізичних характеристик сітчасти х полімерів є температура склування ТС. Її розмір корелює із деформацією роздачі діаметра заготовки e: зниження температури склування ТС свідчить про збільшення еластичності полімерної сітки і деформації роздачі e, і навпаки. Для широко використовуваних полімерів ангідридного затвердження на основі епоксиднодіанової смоли ЕД-20 граничний ступінь деформа 2 35659 ції в склоподібному стані складає усього eс=0,5-1%, а у високоеластичному стані eв.е.£10%. Низька пластичність не дозволяє виготовляти з таких полімерів трубчасті вироби, що термоусаджуються, при використанні традиційної технології, тобто за відсутності фізико-хімічної модифікації. Склад досліджуваних епоксидних композицій підбирався таким чином, щоб діапазон температур склування затверджених композицій складав 40100°С, тобто щоб муфта не піддавалася мимовільній усадці у жаркий літній час і в той же час дозволяла реалізовувати те хнологію термоусадки в польових умовах за допомогою нагрівальних елементів, які є ''сорочкою'' для муфти, і які живляться від бортових акумуляторів автомобіля. З усі х досліджуваних нами варіантів модифікованих епоксидних полімерів найбільший практичний інтерес явила собою композиція за способом прототипу, прийнята за базову. Ця композиція складається із суміші ароматичного складного дигліцидилового ефіру і блок-олігомеру з аліфатичної смоли і кислого олігоефіру, що затверджуються ізо-метилтетрагідрофталевим ангідридом ізоМТГФА в присутності основного каталізатора затвердження - 2,4,6-тріс(диметиламінометил)фенолу УП-606/2. У даному випадку має місце найбільше вдале сполучення внеску хімічної і фізичної сіток. Полімери, одержувані при затвердженні таких композицій, мають зручну для роботи температуру склування і мають високу деформованість у склоподібному і високоеластичному станах. Технологія приготування таких епоксидних композицій надзвичайно проста і полягає власне в операції перемішування. Охарактеризуємо тепер істотність ознаки ''внутрішній діаметр муфти'', що відбитий у др угому додатковому пункті формули винаходу, а також його зв'язок із наступними параметрами епоксидної композиції: температурою склування ТС (у даному випадку від 60 до 70°С), граничною деформацією в склоподібному стані eС (у даному випадку від 3 до 5%), граничною деформацією у високоеластичному стані eв.е. (у даному випадку від 48 до 60%) і деформацією роздачі e (у даному випадку від 3 до 5%). Так, у способі прототипу граничне значення деформації для обраної епоксидно-ангідридної композиції для муфт із внутрішнім діаметром приблизно 20 мм знаходиться в інтервалі 17£e2,0 МПа (при sр=2,0 МПа з'єднання не зруйну валося, але подальше збільшення навантаження виявилося неможливим через руйнацію поліетиленових труб у пристосуваннях для механічних іспитів - див. фіг. 3). Аналіз вищенаведеної інформації показує, що ефект термоусадки сприяє одержанню за інших однакових умов більш міцного муфто-клейового з'єднання (руйнація з'єднання при розриві в усіх випадках відбувалося шляхом висмикування труби з муфти). Це може бути обумовлено як досягненням найбільш тонкого клейового прошарку, так і зміцненням муфти за допомогою ультразвукової обробки з одночасною дією залишкових напруг усадки. В результаті реалізації запропонованого способу можуть бути знижені вимоги до ступеня активації поверхні труб: при використанні муфт, що термоусаджуються, за запропонованим способом достатньо виконати знежирювання обробленої поверхні, не роблячи більш складної для польових умов процедури хімічної обробки, щоби мати прийнятне значення sр. 6 35659 Таблиця Результати іспитів муфт, що термоусаджуються, на основі базової епоксидної композиції за способом прототипу, а також отриманих за запропонованим способом * * Примітка: 1 - відношення жорсткої компоненти до еластичної склало 3:2 (мас,ч.). 2 - при УЗ-обробці використовували масу смоляної навіски з жорсткої й еластичної компоненти 400 г. 3 - режим затвердження епоксидних композицій - 120°С/4год. 7 35659 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 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 ___________________________________________________________ 8