Композиция для получения оптически чувствительного материала Советский патент 1982 года по МПК C08L75/06 G01B11/16 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для измерения деформаций поляризован .но-оптическим методом. Известна композиция для получения оптически чувствительного материала для измерения упруго-пластических деформаций на основе эпоксидных смол и внешних пластификаторов, типй дибу тилфталата l . Недостатком материала на основе этой композиции является узкий диапа зон измеряемых деформаций ( 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, получаег алй на основе этой композиции, позволяет замерить деформацию т1ах До10%, но при это в полимерном материале отмечается явление оптической ползучести и релаксации, что снижает точность.замеряемых величин деформации. Наиболее близкая по технической сущности является композиция для получения оптически чувствительного материала, включающая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат з . Недостатком материала, noJjy4aeMoro на основе известной композиции является низкая оптичес1 ая 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 (повыяение 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 ад- гезии к мета.плу и обеспечение возможности на ее основе разномодульных покрытий. Указанная цель достигается тем, что композиция для получения оптически чувствительного материала, включа ющая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат, дополнительно содержит диановую эпоксидную смолу и м .-фениле ндиамин при следующем соотношении компонентов, . Сложный полиэфир (П-б) 100 Толуилендииэоцианат С102-Т)11,81-12,8 Диановая эпоксидная 40,0-95,0 смола (ЭЛ-20) /VI -Фенилендиамин . 9,55-16,.4 Получаемый на основе данной композиции материал (покрытие) обладает стабильными оптико-механическими характеристиками, а за счет введения эпоксидной смолы - высокой адгезией к металлической поверхности в широком диапазоне измеряемых деформаций что поззоляеЧ- использовать его при исследовании процессов обработки металлсв давлением поляризационно-оптическим методом. Каучуковая компонента, получающаяся из полиэфира типа П-б (содержащего 1,7-2% гидроксильных групп с молекулярным весом 2000-1700) и диизоцианата, например 2-4-толуилендиизоцианат (продукт 102 Т), обеспечивает эластичность (деформативность) материала, Введение эпоксидной смолы (марк,и Ж.ЭД-20 с молекулярным весом 400500, содержащей 0,6-1,7 гидроксильных групп) благодаря наличию функциональных групп способствует их взаимодействию с молекулами каучука позволяя расширить диапазон свойств получаемых материалов и взаимодействие с металлами и окисными пленками на их поверхности, в результате чего повышаются адгезионные свойства к металлу сшитого полимера. Отвердителем композиции принят аминный отвердитель, например М -фе нилендиамин, (представляющий собой бесцветные кристаллы с молекулярным весом 108 и температурой плавления 64°С), выполняющий функции сшивающе го агента одновременно для эпоксидной смолы и форполимера. Количественные соотношения между компонентами выбраны из условия пол ного сшивания агентов, обеспечивающего стабильность оптико-механичес ких свойств сшитого полимера и полу чение материала покрытия с широким диапазоном модуля упругости Е и максимальных деформаций Е тал выдерживаемых покрытием, без нарушения адгезии к металлу и соответству юадих п)оцессам обработки металлов давлением. В таблице Приведены примеры соста вов композиций и оптико-механические характеристики покрытий, где В - модуль упругости, кгс/см,. о 1,0 - оптическая постоянная (цена полосы) по деформациям, %, fmax максимальная деформация, соответствующая разрушению полимера или отрыву покрытия от металла моде,ли. 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 получат.ь 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 (go 1,0)Нижний предел составов (1) композиции не пригоден для материалов оптически-чувствительных покрытий, так как обусловлен низким модулем упругости Е- 100 кгс/см , что приводит к выдавливанию эластичного покрытия (вклейки) при воздействии на него жесткого инструмента. Непригодность верхнего предела состава (5) обусловлена ограничением показателя (Efnax 1-2%), высоким модулем упругости (Е 10000 кгс/см), вызывающего подкрепляющее действие в поверхностном слое пластичного металла (например, свинцово-сурьмянистого) и вносящего существенные погрешности при измерении пластических деформаций. О.птически чувствительный материал получают следующим образе. 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 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 80°С и вводятся продукт 102-Т в количестве 12,82 вес.ч. и 95 вес.ч. эпоксидной смолы (ЭД-20), предварительно подогретой до 80°С. .Синтез форполимера продолжается 40-45 мин при 75-80°С. 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.

.Готовый компаунд вьшивают предварительно собранные и подогретые (до температуры композиции) формы и помещают в них подогретые металлические образцы с калиброванными прокладками, -задающими толщину необходимого |Слоя оптически чувствительного поТсрытия. Формы с метсшлическими обравцами помещают в сушильный шкаф, где осуществляется окончательная сшивка (отверждение) полимера при 120с в течение 20-24 ч. Предлагаемое оптически-чувствительное покрытие позволяет проводить исследование и оптимизацию технологических процессов

Состав покрытия, вес.ч. на 100 вес.ч,

г полиэ$ива П-б

Диизоцианат Эпоксидная м-фенилен 102-Т смола ЭД-20 диамин

11,32

обработки металлов давлением, в частности при производстве труб и трубных изделий.

Низкомодульные оптически чувствительныр покрытия (нанесенные на свинцово-сурьмянистые кольцевые темплеты) позволяют исследовать кинетику нарастания деформации в несимметричных калибрах и по этим данным провести оптимизацию параметров кгшибров валков редукционного стана.

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

7,05

20

11,81 12,62 12,82 13,25

70

700

4820

9400

14900 Формула изобретения Композиция для получения оптически чувствительного, материала, включающая сложный полиэфир и толуилендиизоцианат, отличающаяся тем, что, с целью увеличения адгезии

9,55 15,2 16,42 18,32

Продолжение таблицы

До 5 Отсутствие адгезии, отслоение покрытия от металла

До 30 Обеспечивают измерение деформаций в диапазоне

20-25 10-30% без отслаивания покрытия

10-15

1-2 Разрушение покрытия подкреплякщее действие покрытия на металл к металлу- и обеспечения возможности на ее основе разномодульных покрытий, она дополнительно содержит диановую эпоксидную смолу и д -фенилендиамин при следующем соотнесении компонентов, вес.ч.: 7 95292 Сложный полиэфир 100 Толуилендиизоиианат 11,81-12,82 Диановая эпоксидная смола 40,0г-95,0 л-Фенилендиамин 9,55-16,42 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Трумбачев В. Ф., Катков Г. А. Измерение напряжений и деформаций 18 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 № 295969, кл. G 01 В 11/18, 1970 (прототип).