Способ модификации поли-3,3-бис/хлорметил/-оксациклобутана
Патент 732303
Авторы
Способ модификации поли-3,3-бис/хлорметил/-оксациклобутана
Иллюстрации
Реферат
— .". с гл z пс — e в .пл-с- —;
ОП ИГАИИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<»7323О3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 180178 (21) 2570392/23-05 (51) Ph. тз.л.
С 08 J 7/08
29 Г 7/20 с присоединением заявки No (23) Приоритет—
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий
Опубликовано 050580. Бкзллетень ¹ 17
Дата опубликования описания 080580 (53) УДК S78.028 ° 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Л.Л. Миронович и О.Р. (Оркевич. (71) Заявитель
Институт механики металлополимерных систем
АН Белорусской ССР (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИ-З, 3-БИС- (ХЛОРМЕТИЛ)—
-ОКСАЦИКЛОБУТАНА
Изобретение относитс я к области термической обработки изделий и покрытий из поли-3, 3-бис- (хлорметил)—
-оксациклобутана (пентапласта), широ- 5 ко применяемого в различных отраслях промышленности для работы в агрессивных средах при повышенных температурах и для антикоррозионной защиты оборудования. 10
Изв естен способ термической обра". ботки многих видов полимеров, направленно влияющих на их структуру и обеспечивающих стабильность свойств (1).
Известно, что основным недостатком пентапласта является его жесткость. Относительное удлинение при разрыве составляет всего 15-40%. Полученные обычными приемами (из растворов или путем напыления) пентапластовые покрытия из-эа большой жесткости и внутренних напряжений быстро теряют адгезию и выходят из строя. 25
Наиболее близким из числа описанных в литературе к предлагаемому по е ни.тоской ущности и получаемому эФфекту является способ модификации поли-3, 3-бис- (хлорметил) -оксициклобу-Зо тана, заключающийся в том, что расплавленное покрытие из него резко охлаждают (подв ергают зак алк е), затем прогревают до 100 С и выдерживают при 100 С в течение 1 ч (2) .
Для литьевых и прессованных иэделий рекомендаций по термической обработке пентапласта, обеспечивающих наибольшие деформационные характеристики полимера, практически нет, Существующий способ термообработки не позволяет получать стабильных свойств пентапластовых покрытий.
Цель изобретения, — повьйение деформационных свойств йолучаемых изделий.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе модификации поли-3,3-бис-(хлорметил) -оксациклобутана путем его изотермического отжига, отжиг ведут при 142-155о С, Этот температурный интервал соответствует началу перехода (з -формы молекулярной упаковки пентапласта в о(форму.
При отжиге закаленных образцов пентапласта и температурном интервале 70-142 С с увеличением температуо ры происходит совершенствование
-формы молекулярной упаковки поли732303 мера, Это проявляется в увеличении интенсивности отражения рентгенонских лучей в диапазоне углов, характерных для р -формы, При этом деформационные свойства полимера несколько снижаются.
Проведение отжига н температурном интервале 142-155 С приводит к уменьшению межмолекулярного взаимодействия вследствие возрастания количества сегментов, обладающих значительной подвижностью, в результате чего пентапласт приобретает повышенную деформационную способность. Подобное возрастание числа подвижных сегментов и увеличение степени их подвижности, фиксируемое при помощи ядерного маг- 15 нитного резонанса, наблюдается и у полиэтилена. Однако деформационные свойства полиэтилена при этом не измерялись.
Отжиг пентапласта при температу- 20 рах, превышающих вышеуказанный диапазон, вплоть до температуры плавления, приводит к увеличению жесткости полимера, вследствие перехода его н более совершенную оС-форму молекулярной упаковки.
Описанные изменения, происходящие при отжиге закаленного пентапласта, больше всего проявляются на покрытиях, листах и изделиях небольшой толщины (до 1,5 мм), когда при закал- . ке из расплава практически весь полимерный материал переходит в аморфное состояние, из которого при холодной кристаллизации реализуется ) -форма молекулярной упаковки. В случае получения толстостенных образцов или изделий методом литья под давлением, как правило, создаются температурновременные условия для образования обеих форм молекулярной упаковки. 40
Соотношение Р-и d. — ôoðì при этом определяется скоростью охлаждения расплава при формировании иэделий. Для таких пентапластовых изделий термическая обработка, проводимая с целью увеличения их деформационных характеристик, более эффективна у образцов с большим содержанием р-формы молекулярной упаковки.
Пример 1. Проводят термическую обработку пентапластовых пленок, изготовленных путем спекания контролируемого слоя порошка (марка А, ТУ 6-05-1422-71} в термостате при
220 С в течение 30 мин с последующей закалкой в жидком азоте сразу после Ы5 извлечения иэ термостата. Толщина получаемых пленок составляет 300600 мкм. Термическая обработка закаленных пленок заключается в их последующем отжиге н воздушной среде при заданных температурах . Точность поддержания и измерения температуры составляет +0,1 С. Отожженные пленки охлаждают на воздухе до нормальной температуры. После охлаждения пленки подвергают рентгеноструктурному анализу. Параллельно проводят испытания образцов на деформируемость под действием сжимающих, растягивающих и растягивающе-изгибающих сил.
Рентгеноструктурный анализ, проводимый на установке ДРОН-2, позволяет установить продолжительность температурногО воздействия, необходимого для достижения в полимерном образце определенной формы молекулярной упаковки, соответствующей заданной температуре отжига. Длительность полного прогрева образца до достижения заданной температуры отжига составляет 15 мин на 1 мм толщины образца.
Деформируемость образцов под действием сжимающей силы определяют при помощи термического анализатора фирмы Ригаку (Япония) при следующих условиях:
О
Температура испытаний, С 20
Величина условия сжатия,гс 10
Диаметр цилиндрического индентора, мм 1
Длительность воздействия нагрузки на образец, мин 5
Испытания проводят на образцах диаметром 5 мм, вырезанных иэ термообработанных пленок пентапласта. Толщина образцов составляет 600 мкм.
Оценку деформационных свойств под действием растягинающей силы проводят по величине относительного удлинения при испытании пентапластовых образцов на разрыв. Для этих испытаний используют образцы в виде двусторонных лопаточек с размером рабочей части 2 х 7 мм и толщиной 300350 мкм. Испытания проводят на разрывной машине ЦИ-10 при 20 С, скорость деформиронания 20 мм/мин.
Стойкость к ноздействию растягив ающе-из гибающих нагрузок прон одят испытаниями образцов на перегиб до разрушения при воздействии на них растягивающей нагрузки ОР кгс и угле перегиба 120 с частотой 1,6 Гц.
Образцы изготавливают из пленок
5 х 0,6 х 50 мм.
Результаты испытаний представлены в табл. 1.
732303
Таблица 1
Число перегибов до разрушения
Вид терми ческой обработки ри
ыве, Закалка в воде, отжиг при =100 С, 60 мин
Известная
4,7
Закалка в жидком азоте, отжиг в течение 15 мин при t С:
Проведенная
5,5
120
60
6,0
132
75
8,0
140
125
9,0
142
Предлагаемая
160
105
9,5
145
135
9,0
150
120
8,7
152
100
5,0
155
40
3,0
160
Продолжение табл. 2
64,5
135
105
140
142
110
114
145
115
150
114
1 14
152 бб
155
40
160
Данные, приведенные в таблице 2, также свидетельствуют о том, что проведение термической обработки в предлагаемом температурном интервале способствует увеличению относительного удлинения при разрыве и ударной, вязкости для образцов, изготовленных методом литья под давлением.
Таким образом, предлагаемый способ термической обработки пентапласта обладает следующими преимуществами: позволяет существенно улучшить деформационные характеристики полимера при действии растягивающей и сжимающих силу увеличивать стойкость материала к воздействию растягивающе-изгибающих нагрузок; повысить
;стойкость пентапласта к ударным наIгруэкам.
Это обеспечивает повышение качества изделий и способствует более
Таб лиц а 2
60
82,5 65
100
120
Из данных, приведенных в табл. 1, следует, что проведение отжига пентапластовых пленок в предлагаемом интервале температур приводит к улучшению всех исследуемых характеристик материала. Однако наиболее предпочтительной является температу- З5 ра отжига 145 С . Отжиг при этой температуре увеличивает деформируемость при сжатии в 2 раза, относительяое удлинение при разрыве в 2,5 раза, а число перегибов до разрушения возрас- 40 тает еще более существенно по сравнению с образцами, термообработанными согласно известному режиму.
Пример 2. Термической обработке подвергают образцы, изготовленные литьем под давлением из гра45 нулированного пентапласта. Литье производят по рекомендуемым режимам в прессформе, охлаждаемой водой (t-20 С)
Кз готавлив ают образцы для испытаний на расстяжение и на ударный изгиб. 50
Полученные образцы подвергают отжигу.
Результаты испытаний приведены в табл. 2.
7 32 303
Формула. изобретения
Составитель В. Балгин
Редактор И. Нанкина Техред М.Петко Корректор Г. Решетник
Тираж 549 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений ц открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Эаказ 1536/4
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 широкому внедрению этого материала в промышленности.
Экономический эффект достигается за счет увеличения срока эксплуатации пентапластовых покрытий и изделий и экономии металла.
Способ модификации поли-3 3-бис-(хлорметил) -оксациклобутана путем его закалки и последующего изотермического отжига, о т л и ч а ю щ и йс я тем что, с целью повышения де формационных свойств получаемых изделий, отжиг ведут при 142-155 С.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Кестельман Н.Я. Термическая обработка полимерных материалов в машиностроении. М., Машиностроение, 1968, с, 11.
2. Бугоркова Н.A. н др. Технология получения высококачественных покрытий из пентапласта. Лакокрасочные материалы и их применение, 1970, 9 1, с. 34-37 (прототип) .