Способ получения изделий из полисилоксанов
Способ получения изделий из полисилоксанов включает смешение полисилоксана с добавками, изготовление изделия в форме, предварительную вулканизацию и радиационную вулканизацию. Предварительную вулканизацию проводят в диапазоне температур 125-145°С, выбираемых в зависимости от требуемой твердости одной из поверхностей изделия из соотношения Т = 1,3 HBо + 125, а другую поверхность изделия подвергают радиационной вулканизации в диапазоне излучений 10-60 Мрад, выбирая дозу облучения из соотношения = 0,88 HB, где HBо и HB - требуемые твердости рабочих поверхностей изделия при термохимической и радиационной вулканизации соответственно. Способ позволяет получать изделия из полисилоксанов с требуемым градиентом свойств на различных рабочих поверхностях при сохранении требуемых физико-механических показателей. 4 табл.
Изобретение относится к области переработки полимеров, в частности к способу получения изделий из полисилоксанов методом литья, прессования. Изделия из полисилоксанов широко применяются в различных областях техники, в пищевой промышленности, медицине. (Химия и практическое применение кремнийорганических соединений// Тезисы докладов 8-го совещания Российского Химического общества им. Д.И.Менделеева, С.-Петербург, 1992).
Среди подобных изделий большой интерес представляют изделия медицинского назначения (протекторы молочной железы, искусственные суставы, зубопротезные вкладыши) с так называемым градиентом свойств (Беспалов Ю.А., Коваленко Н.Г. Многокомпонентные системы на основе полимеров. Л. : Химия, 1981, с. 8 - 9). Такие изделия могут быть изготовлены из однокомпонентного материала, однако их свойства изменяются в зависимости от местоположения данной части образца. Например, поверхность изделия, контактирующая с мягкими тканями человека, имеет близкую к ним твердость, а рабочая поверхность - высокую твердость, износостойкость и прочность. Известен способ изготовления изделий из полисилоксанов, например, мягких зубопротезных вкладышей /патент США 5268396, МКИ5 C 08 F 2/46 от 12.93/, заключающийся в смешении полисилоксана с добавками, литье материала в форму, термомеханической вулканизации изделия в форме с последующим термостатированием готового изделия. Данный способ позволяет получать изделия для контакта с мягкими тканями человека, однако эти изделия обладают низкими прочностными характеристиками и, как правило, долговечность их невысока. Известен также способ получения изделий из полисилоксанов /Белозеров Н. В. , Технология резины. М.: Химия, 1979, с. 159/, заключающийся в смешении полисилоксана с добавками, литье материала и последующей радиационно-химической вулканизации с применением излучений высокой энергии. Данный способ позволяет получать изделия с высокими показателями твердости, однако эластичность материала низкая, и благодаря его высокой плотности он оказывается неприменимым для контакта с мягкими тканями человека. Наиболее близким к предложенному является способ получения изделий из силоксанов, при котором смешивают его с добавками, изготавливают изделие в форме, предварительно вулканизуют его, а затем изделие подвергают радиационной вулканизации (RU 2032544 C1, кл. C 08 C 77/32, 1995). Благодаря этому удается получать материалы с определенным сочетанием эластических и прочностных показателей. Однако, данный метод не позволяет получать изделия с градиентом свойств. Поверхности изделия, выполняющие различные функции, имеют одинаковые свойства. Кроме того, радиационная вулканизация, повышая твердость и износостойкость изделий, ухудшает органолептические свойства поверхности изделия, что ограничивает их применение в контакте с мягкими тканями человека. Задача настоящего изобретения заключается в получении изделий из полисилоксанов с требуемым градиентом свойств на различных рабочих поверхностях при сохранении требуемых физико-механических показателей. Получение изделий осуществляют при предварительной подвулканизации полисилоксана в диапазоне температур 125 - 145oC, выбираемых в зависимости от требуемой твердости одной из поверхностей изделий из соотношения T=kHBo+to, где T - температура вулканизации, oC; k - постоянный коэффициент, oC/ед.твердости; HBo - требуемая твердость поверхности изделия при термохимической вулканизации; tо - температура начала термохимической вулканизации,oC (tо=125oC) или T=1,3HBo+125. После этого другую поверхность изделия подвергают радиационной вулканизации в диапазоне излучений 10 - 60 Мрад, выбирая дозу облучения из зависимости![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
HB - требуемая твердость поверхности изделия при радиационной вулканизации
или
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
Способ осуществляют следующим образом. Полисилоксан смешивают с добавками, проводят литье или прессование изделия в форме с его одновременной подвулканизацией. Выбор диапазона температур подвулканизации объясняется следующим: ниже температуры 125oC процесс сшивания не реализуется, выше температуры 145oС степень сшивания существенно зависит от времени ведения процесса и получить материал с регулируемыми свойствами технически сложно. Кроме того, выше температуры 145oC степень сшивания превышает 50% и получаются изделия с твердостью, превышающей твердость тканей человеческого тела. В диапазоне 125 - 145oC может быть получен материал с регулируемой твердостью. Кроме того, в данном диапазоне температур процесс подвулканизации начинается при времени, превышающем 0,5 мин и выше этого значения, не оказывающем существенного влияния на степень сшивания. Последнее обстоятельство чрезвычайно важно для реализации предлагаемого способа в промышленных условиях. Далее подвулканизованную деталь извлекают из формы. Поверхность, которая должна обладать повышенной твердостью и износостойкостью, подвергают радиационно-химическому сшиванию с использованием
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/946.gif)
Готовили образцы из полиметилсилоксанового каучука (марка LSR 2050 фирмы "Bayer") путем прессования пластин толщиной 2 и 7 мм, шириной 50 мм и длиной 100 мм. Образцы вулканизовали различными способами и определяли их физико-механические свойства. Результаты испытаний проведены в табл.1. Приведенные данные свидетельствуют, что предлагаемый способ позволяет получать изделия с высокими физико-механическими показателями и градиентом свойств различных поверхностей. Пример 2
Осуществляли термохимическую вулканизацию изделия из полидиметилсилоксана - протектор молочной железы. При различных температурах и времени вулканизации 0,5 мин. Результаты испытаний приведены ниже. Как видно из табл. 2 до температуры 125oC процесс вулканизации не реализуется. После температуры 145oC наблюдается существенный рост твердости образцов. В диапазоне 125 - 145oC выполняется предложенное соотношение между твердостью образца и температурой процесса. Таким образом могут быть получены изделия с регулируемой твердостью поверхности. Пример 3
Осуществляли радиационно-химическую вулканизацию изделий из полиметилсилоксана, прошедших химическую подвулканизацию. Радиационно-химическую вулканизацию проводили с поверхности изделия, которая в ходе эксплуатации будет испытывать механические нагрузки. При этом было установлено, что твердость полуфабриката, полученная при термомеханической вулканизации, не оказывает влияния на твердость, реализуемую при радиационной вулканизации. Результаты испытаний для образцов с начальной твердостью HB=10 ед. и HB=15 ед. приведены ниже. Как видно из представленных данных, предложенная зависимость сохраняется в диапазоне доз облучения от 10 до 60 Мрад. Тот факт, что твердость полуфабриката, полученная в результате термохимической вулканизации, не оказывает влияния на твердость, реализуемую при радиационной вулканизации, объясняется различным химическим механизмом этих процессов. Пример 4
Проводили термохимическую и радиационно-химическую вулканизацию образцов, сравнивая экспериментально полученные данные по выбору режимов с расчетными. Результаты представлены в табл. 4. Таким образом видно, что представленные зависимости удовлетворительно коррелируют с экспериментальными данными могут применяться в расчетах.
Формула изобретения
Т = 1,3НВо + 125,
а другую поверхность изделия подвергают радиационной вулканизации в диапазоне излучений 10 - 60 Мрад, выбирая дозу облучения из соотношения
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
где НВо и НВ - требуемые твердости рабочих поверхностей изделия при термохимической и радиационной вулканизации соответственно.
РИСУНКИ
Рисунок 1