Композиция для получения оптически чувствительного материала

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц952921 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.09.80 (21) 2998539/23-05 с присоединением заявки ¹â€” (51)М.Кп з

С 08 L 75/06

С 09 L 3/72

С 01 В 11/20

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0882. Бюллетень ¹ 31 (53) УДК 678.664.(088. 8) Дата опубликов чия описания 2 3. 08 . 82

Л. Л. Ситников, О. Ф. Кровопуск, Ш. Б. Розенфельд, Н. С. Хоробейникова и Б. M. Штейнвас (72) Авторы изобретения г

Уоальский научно-исследовательский институт/трубной промышленности

/ (71) Заявитель

1 з р (54) КОМПОЗИЦИЯ ЛЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО YATEPHAJIA

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций поляризован.но-оптическим методом. 5

Известна композиция для получения оптически чувствительного материала для измерения упруго-пластических деформаций на основе эпоксидных смол и внешних пластификаторов, типа дибутилфталата f1) .

Недостатком материала на основе этой .композиции является узкий диапазон измеряемых деформаций (E „ до

1%), так как с увеличением процентного содержания пластификатора (дибутилфталата) в покрытии проявляются явления ползучести и релаксации, что приводит к нарушению линейной связи оптико-механических характеристик.

Известна также композиция для получения низкомодульного покрытия на основе эпоксидных смол и пластификаторов на основе предельных и непредельных полиэфиров $2) .

Материал, получаемый на основе этой композиции, позволяет замерить деформацию C „„о„ до 10%, но при этом в полимерном материале отмечается явление оптической ползучести и релаксации, что снижает точность, замеряемых величин деформации.

Наиболее близкая по технической сущности является композиция,цля получения оптически чувствительного материала, включающая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат 13) .

Недостатком материала, подучаемого на основе известной композиции является низкая оптическая чувствительность по деформации и слабая .адгезия к металлическим поверхностям, в частности к свинцово-сурьмянистым и алюминиевым сплавам, широко используемым в качестве модельных материалов при исследовании пластических деформаций технологических процессов.

Известные методы увеличения адгезии (повышение шероховатости металлической поверхности, применение специальных клеев и грунтов) в данном случае не применимы, так как вносят погрешности и снижают точность измеряемых деформаций..

Цель изобретения — увеличение адгезии к металлу и обеспечение возможности на ее основе разномодульных покрытий.

Указанная цель достигается тем, что композиция для получения оптичес952921 ки чувствительного материала, включающая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат, дополнительно содержит диановую эпоксидную смолу и м .-фени" лендиамин при следующем соотношении компонентов, вес.ч.

Сложный полиэфир (П-6) 100

Толуилендиизоцианат (102" Т) 11 81-12,82

Диановая эпоксидная смола (ЭД-20) 40,0-95,0

g -фенилендиамин 9,55-16,42

Получаемый на основе данной композиции материал (покрытие) обладает стабильными оптико-механическими характеристиками, а за счет введения эпоксидной смолы — высокой адгеэией к металлической поверхности в широком диапазоне измеряемых деформаций, что позволяет использовать его при исследовании процессов обработки ме- 20 таллсв давлением поляризационно-оптическим методом.

Каучуковая компонента, получающаяся из полиэфира типа П-б (содержащего 1,7-2% гидроксильных групп с 25 молекулярным весом 2000-1700) и диизоцианата, например 2-4-толуилендиизоцианат (продукт 102 Т), .обеспечивает эластичность (двформативность) материала. 30

Введение эпоксидной смолы (марки

Ж ЭД-.20 с молекулярным весом 400500, содержащей 0,6-1,7 гидроксильних групп) благодаря наличию функциональных групп способствует их взаимодействию с молекулами каучука, позволяя расширить диапазон свойств получаемых материалов и взаимодействие с металлами и окисними пленками на их поверхности, в результате чего повышаются адгезионные свойства к металлу сшитого полимера.

Отвердителем композиции принят аминный отвердитель, например .М -фенилендиамин, (представляющий собой 45 бесцветные кристаллы с молекулярным весом 108 и температурой плавления

64 С), выполняющий функции сшивающего агента одновременно для эпоксидной смолы и форполимера. 50

Количественные соотношения между компонентами выбраны из условия полного сшивания агентов, обеспечивающего стабильность оптико-механических свойств сшитого полимера и полу- 55 чение материала покрытия с широким диапазоном модуля упругости Е и максимальных деформаций П1С,„, выдерживаемых покрытием, без нарушения адгезии к металлу и соответству- 6ц ющих процессам обработки металлов давлением.

В таблице приведены примеры составов композиций и оптико-механические характеристики покрытий, где 65

E — модуль упругости, кгс/см, Q 1, 0 - оптическая постоянная (цена полосы) по деформациям, Ъ, шс,„ - максимальная деформация, соответствующая разрушению полимера или отрыву покрытия от металла модеJIB °

Оптико-механические характеристики полученных полимеров определяют в условиях статического нагружения при линейном растяжении образцов-свидетелей из отвержденного материала и образцов из свинцово-сурьмянистого сплава с нанесенным покрытием, совместный анализ которых позволяет получать полную характеристику покрытия. Данные, приведенные в таблице, показывают, что введение в композицию

ЭД-20 в количестве 40,0-95,0 вес,ч. позволяет менять модуль упругости отвержденного полимера в широком диапазоне (более 100 раз), соответственно меняется оптическая чувствительность по деформациям (P 1,0).

Нижний предел составов (1) компо— зиции не пригоден для материалов оптически-чувствительных покрытий, так как обусловлен низким модулем упругости E- с 100 кгс/см, что приводит к выдавливанию эластичного покрытия (вклейки) при воздействии на него жесткого инструмента, Непригодность верхнего предела состава (5) обусловлена ограничением показателя (E,„с

1-2%), высоким модулем упругости (Е о 10000 кгс/см ), вызывающего "подкрепляющее" действие в поверхностном слое пластичного металла (например, свинцово-сурьмянистого) и вносящего существенные погрешности при измерении пластических деформаций.

Оптически чувствительный материал получают следующим образом.

Пластины из зеркального стекла, использующиеся для изготовления формы для заливки, моют, сушат и обрабатывают парами диметилдихлорсилана.

Производят сборку форм.

100 вес.ч. полиэфира П-6 разогревают до температуры плавления и сушат при 100 С в течение 1 ч. Сушка и все последующие операции синтеза проводятся при остаточном давлении

0,04-0,06 атм и постоянном перемешивании. Затем температура снижается до 80ОC и вводятся продукт 102-Т в количестве 12,82 вес.ч. и 95 вес.ч. эпоксидной смоли (ЭД-20), предварительно подогретой до 80 С. Ñèíòåç форполимера продолжается 40-45 мин при 75-80ОC. М -Фенилендиамин в количестве 16,42 вес.ч. плавят -на водяной бане и вводят после окончания синтеза форполимера. Сшивку ведут при температуре реакции в течение

3-5 мин.

952921

Готовый компаунд выливают предварительно собранные и подогретые (до температуры композиции) формы и помещают в них подогретые металлические образцы с калиброванными прокладками, задающими толщину необходимого ,слоя оптически чувствительного по йрытия. Формы с металлическими образ- цами помещают в сушильный шкаф, где осуществляется окончательная сшивка (отверждение) полимера при 120 С в течение 20-24 ч. Предлагаемое оптически-чувствительное покрытие позволяет проводить исследование и опти- мизацию технологических процессов на 100 sec.÷.

Состав покрытия, вес.ч. полизФира П-б

Диизоцианат Эпоксидная

102-Т смола ЭД-20

Покрытие г м-феиилен диамин

7,05

11, 32

9,55

11, 81

12,62

12,82

13,25

15,2

16, 42

18,32

95.

110

Продолжение таблицы

Е, Kl /cM

Покрытие

Примечание

0,31 До 5

Отсутствие адгеэии, отслоение покрытия от металла

0,19 До 30

0,1 20-25

0,07 10-15

0,06 1-2

700

4820

9400

14900

60 к металлу и обеспечения воэможности на ее основе раэномодульных покрытий, она дсполнительно содержит диановую эпоксидную смолу и м-фенилендиамин при следующем соотношении компонен65 тов, вес.ч.:

Формула изобретения

Композиция для получения оптически чувствительного материала, включающая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат, отличающаяся тем, что, с целью увеличения адгезии обработки металлов давлением, в частности пои производстве труб и трубных изделий.

Ниэкомодульные оптически чувствительные покрытия (нанесенные на свинцово-сурьмянистые кольцевые темплеты) позволяют исследовать кинетику нарастания деформации в несимметричных калибрах и по этим данным провести .оптимизацию параметров калибров валков оедукционного стана.

Внедрение новой калибровки на редукционном стане позволяет снизить поперечную раэностепенностьи улучшить качество труб.

Обеспечивают измерение деформаций в диапазоне

- 10-30% беэ отслаивания покрытия Разрушение покрытия

"подкреплянщее" действие покрытия на металл

952921

11,81-12,82

Составитель С. Пурина

Редактор Н. Рогулич Техред К.Мыцьо Корректор Г. Решетник

Заказ 6206/41 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Сложный полиэфир

Толуилендииэоцианат

Диановая эпоксидная смола 40,0-. 95,0 м -Фенилендиамин 9,55-16,42

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Трумбачев В. Ф., Катков Г, A.

Измерение напряжений и деформаций методом фотоупругих покрытий. М., "Наука ", 1966, с. 39.

2. Воронцов В. К., Полухин П. И.

Фотопластичность. М., "Металлургия", 1969, с. 103-110.

3. Авторское свидетельство СССР

9 295969, кл. G 01 В 11/18, 1970 (прототип),