Полимерная композиция для полирования оптических деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (! 1) ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4617863/05 (22) 12.12.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Институт общей и неорганической химии AH БССР (72) И.Н,Ермоленко, В.И.Дубкова, А.И.Буря.

В.С.Галков, H.Ï.Çóá÷åíêîâà, И.В.Ширина, В.В.Кулешов, Л.В.Вячеславова и Т.А.Скляр (53) 678.686(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 537953, кл. G 01 В 31/00, 1970. (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ

ПОЛИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к получению полимерных композиций, используемых

Изобретение относится к получению полимерных композиций, предназначенных для полирования оптических деталей по волновому методу.

Цель изобретения — повышение теплостойкости и полирующей способности в условиях воздействия высокочастотных механических колебаний.

В композиции используются в качестве разбавителя низкомолекулярные алифатические эпоксидные смолы Э-181 или УП-655.

Порошкообразный наполнитель(мелкодисперсные частицы, включающие алюминий и гидвоксид алюминия) получают на основе отходов процесса металлиэации алюминием наружных поверхностей металлических труб.

Процесс металлиэации труб включает очистку, подсушку труб, обезжиривание, очистку от окалины и старой краски наружной поверхности труб при помощи горелочного устройства, щеточной очистки и (я)э С 08 (63/00; С 09 G 1 02; С 08 К 3/00, 7/04 (С 08 К 3/00, 3:04, 3:08, 3:20 ) для полирования оптических деталей по волновому методу. Изобретение позволяет повысить темлостойкость до 255 по ВИКа и полирующую способность в условиях воздействия высокочастотных механических колебаний эа счет дополнительного содержания в композиции порошкообразного наполиителя — смеси алюминия и гидроксида алюминия в массовом соотношении (3097):(3-70), графита и разбавителя — алифатической низкомолекулярной эпоксидной смолы. Полимерная композиция содержит, мас.ч.: эпоксидную смолу 100; фосфорилированное углеродное волокно 100-140; порошкообраэный наполнитель 50=110; графит 10-25; раэбавитель 20-35. 3 табл. дробеструйной камеры и собственно металлизации Al покрытием в камере металлизации при помощи двух металлизаторов типа

Э М-12-67 методом электродуговой металлиэации. Камера выполнена с точки знрения аэродинамики так, чтобы отложение пыли в ней исключалось.

В технологическом процессе образуется алюминиевая пыль, которая через вентиляционный воэдуховод попадает в пылеуловитель П ВМ-10КБ, заполненный водой, а отгуда собирается в емкости.

Полученные отходы высушивают, измельчают в ступке и просеивают через сито

0,09 меш.

Рентгеноструктурный анализ отходов показывает содержание алюминия 97-30$ и Al(OHQ 3 — 70 .

Пример 1. Эпоксидную смолу (100 мас.ч.) разогревают при 60-70 С в течение

15 — 20 мин, вводят раэбавитепь Э вЂ” 181 ипи

УП-655 (20 мас.ч.). перемешивают при на1647016

20

30 гревании до образования гомогенного состава. Затем последовательно вводят напол нители: фосфорсодержащее углеродное волокно (100 мас.ч.), порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Àl(OÍ)3 в соотношении 40;60 (50 мас.ч.) и графит (10 мас.ч.).

Предварительно волокно и порошки сушат при 110 — 120 С в течение 3-4 ч. Полученную композицию тщательно перемешивают при нагревании на водяной бане, Отверждение композиции под давлением 5-15 кг/см осуществляют. по следующему режиму; температура 100 С, время 2 ч; 120 С, время 3 ч;

150 С, время-4 ч; 170 С, время 5 ч; 200 С, время 8 ч; 230 С, время 3 — 4 ч.

Испытания отвержденных составов композиций на теплостойкость по. ВИКа и кислородный индекс проводят по стандарту, Испытания на износостойкость проводят в условиях сухого трения на образцах в форме цилиндров высотой 9 +. 0,5 мм и диаметром 10 +. 0,5 мм на дисковой машине трения. Удельное давление на образцы составляет 0,6 МПа, скорость скольжения 1 и/с, длина пробега 1000 м, Материал контртела — сталь 45, Величину износа определяют на аналитических весах по уменьшению массы образцов, Полирующую способность углеволокнистой композиции определяют при полировании торцовой поверхности дисков из оптического стекла марки К 8, имеющих ф80 мм и толщину 20 мм. Стержни из углеволокнистой композиции диаметром 7 мм и длиной 10 мм вставляют в металлическую оправку, соединенную с электроакустическим преобразователем, который возбуждает в материале круговую упругую волну частотой.60 кГц.

В качестве полирующей суспензии используют водную суспензию полирита ПФ-О.

Стержень из углеволокнистой композиции прижимают к обрабатываемой поверхности с заданным усилием, обрабатываемой детали сообщают вращеwe, а инструменту со стержнем — движение подачи. Условия полирования: скорость вращения обрабатываемой детали 63-400 об/мин, подача инструмента 0,015 — 0,25 мм/об, усилие на инструменте 0,3 — 3,5 кг, П р и М е р 2, Приготавливают композицию следующего состава,мас.ч.: эпоксидная смоле 100; разбавитель Э-181 или УП-655

25; фосфорсодержащее углеродное волокно

120; порошкообразный напал нитель, содержащий А1:Al(OH)s в массовом соотношении

40:60 80; графит 15. Методика приготавления, режимы отверждения и испытания от35

55 вержденных составов композиции аналогичны примеру 1.

Пример 3. Композицию, включающую

100 мас.ч, эпоксидной смолы, 35 мас.ч. активного разбавителя Э-181 или УП-655, 140 мас,ч, фосфорсодержащих углеродных волокон, 110 мас.ч. порошкообразного наполнителя, содержащего А1;А1(ОН)з в массовом соотношении 40-60, и 25 мас.ч. графита приготавливают, отверждают и испытывают по методикам. описанным в примере 1. п р и м е р 4. Приготавливают композицию с соотношением компонентов, аналогичных примеру 3, Используют порошкообразный наполнитель, содержащий алюминий и гидроксид алюминия в массовом соотношении 97:3 соответственно, Отверждение и испытание отвержденных составов проводят по методикам, описанным в примере 1.

Пример 5, Приготавливают композицию с соотношением компонентов, аналогичным примеру 3. Используют порошкообразный наполнитель, содержащий алюминий и гидроксид алюминия в массовом соотношении 30:70 соответственно. Отверждение и испытание отвержденных соста.вов проводят по методикам. описанным в примере 1.

Пример 6, Композицию, включающую мас.ч,: эпоксидная смола 100; разбавитель

Э-181 (Yfl-655) 18; фосфорсодержащие углеродные волокна 95; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Àl(OÍ)3 в массовом соотношении 40:60 45; графит 7 готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.

Пример 7. Композицию, включающую, мас,ч,; эпоксидная смола 100; Э-181 (УП655)37 фосфорсодержащие углеродные волокна 145, порошкообразный наполнитель, содержащий AI:Al(OH)a в массовом соотношении 40:60 115 rpa$m 27, готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.

Пример 8. Композицию, включающую, мас,ч.: эпоксидная смола 100, Э-181 или УП-655

20; фосфорсодержащие углеродные волокна 145; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:А1(ОН)з в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят, отверждают и испытывают по методикам, описанным в примере 1.

Пример 9, Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э-181(УП-655)

20; фосфорсодержащие углеродные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Al(OH/ в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят и испы1647016 тывают по методикам, описанным в примере 1, Пример 10. Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э-181 или УП-655 20; фосфорсодержащие углерод- 5 ные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Af(OH)g в массовом соотношении 40:60 110; графит 30; готовят и испытывают по методикам, описанным в примере 1. 10

Пример 11. Композицию, включающую, мас.ч.; эпоксидная смола 100; Э-181 или УП-655 40; фосфорсодержа щие углеродные волокна 100; порошкообразный наполнитель, содержащий Af:А!(ОН)з в массовом 15 соотношении 40:60 50; графит 10, готовят и испытывают по методикам, описанным в примере 1.

Пример 12. Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э-181 20 или УП-655 35; фосфорсодержащие углеродные волокна 95; порошкообразный наполнитель, содержащий Af:À!(OÍ)ç в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят и испытывают по методикам, описанным в 25 примере 1, Пример 13. Композицию, включающую, мас.ч;: эпоксидная смола 100; Э-181 или УП-655 20; фосфорсодержащие углеродные волокна 100; порошкообразный напол- 30 нитель, содержащий Af Àl(ÎÍ)ç в массовом соотношении 40;60 45; графит 10, готовят и испытывают по методикам, описанным в примере 1, 35

Пример 14. Композицию. включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100;.Э-181 или УП-655 35; фосфорсодержащие углеродные волокна 100; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Àl(OÍ)ç в массовом 40 соотношении 40:60 50; графит 8, готовят и испытывают по.методикам, описанным в примере 1.

Пример 15. Композицию, включающую, мас.ч.: эпоксидная смола 100; Э-181 45 или УП-655 15; фосфорсодержащие углеродные волокна 140; порошкообразный наполнитель, содержащий Al:Af(OH)> в массовом соотношении 40:60 110; графит 25, готовят и испытывают по методикам, описанным в 50 примере 1.

Свойства предлагаемой композиции в сравнении со свойствами известной композиции приведены в табл.1.

Результаты дополнительно проведенных экспериментов представлены в табл.2.

Для выявления эффекта синергизма готовят композиции, включающие раздельные компоненты (фосфорсодержащие углеродные волокна (ФУВ), графит или дисперсные порошкообразные частицы, включающие алюминий и гидроксид алюминия, примеры 1, 9 и 10), попарно (ФУВ и графит, ФУВ и дисперсные частицы, графит и дисперсные частицы, примеры 8, 11 и 18) и совместно все наполнители (ФУВ, графит и дисперсные частицы, пример 19). Для выяснения эффективности использования дисперсных частиц (отхода смеси алюминий/гидроксид алюминия) готовят модельные композиции, в которых раздельно используют порошок алюминия, гидроксида алюминия (примеры

2, 3, 12 и 13), их механические смеси друг с другом (примеры 6 и 16) и с графитом (примеры 4, 5, 7, 14, 15 и 17).

В табл.3 приведены состав и результаты испытания композиций, приготовленных по примеру 1; с использованием различных эпоксидных смол.и разбавителей.

Формула изобретения

Полимерная композиция для полирования оптических деталей, включающая эпоксидную смолу и фосфорилированное углеродное волокно, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплостойкости и полирующей способности в условиях воздействия высокочастотных механических колебаний, она дополнительно содержит порошкообразный наполнитель — смесь алюминий: гидроксид алюминия в массовом соотношении (30-97):(3-70),. графит и разбавитель — алифатическую низкомолекулярную эпоксидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная смола 100

Фосфорилированное углеродное волокно 100-140

Порошкообразный напол нител ь

Графит

Разбавитель

1647016

Теплостойкость по

ВИКа, ОС .

Кислородный индекс, Композиция

Износ, мг

0,25

0;22

0;30

0,39

25Î

230

8к

9к

10к

11к

47

48

49

t

3

5

6к

7к

12к .13к

14к

15к

Известная

250

106-125

0,33

0,24

0,19

0,21

0;20

0,28

0,32

0,28

0.29

0,42

0,25

0,26-0,35.

46

48

51

51

44

41

23-26

Таблица 1

Полирующая способность

Поверхность просветленная

То же н

На полированной поверхности имеются небольшие матовые участки

На поверхности полирующей детали ласины, царапины

Композиция быстро выкрашивается из инструмента

На поверхности оптической детали есть матовые участки

То же

It

Композиция при полировании го ит и аз шается

1647016

10 я5 о

I0 о с с

Ф

Iо

C ф л ы с.

1":,о

0 х

В В О В О Lo В В ВО Д О О СО О О О ж О

П СЪ rr n с1. Л т со со Л ЕЭ сО СО со со Ь Е Д

«- «- - «- «- «- «- «- - «- ся с я с с ся о

Z Ф

X о

С, X о х

Ф

X

Ф

3 о

Iо о о

ОЯ О Я

О О О с. . - Д О Ос»О-О О О С» С» С ) О О С» С- С-> О С ) Я r) О С» CI

С» С» О " О С» О О С» С» С» " " " CV О "

О О О С» СС С" О ОС > С") О О О С Я С"> О С" О

С«С t С") CI О С-» H С") О С-> Ь 1 ) CI . О СЪ С» С )

О 0 1 О О О CI ? р 1.. О С ОООО "ЯО ОЯО "3 .О О О О О О ° - « О О О О ° - С->

- О О О C .-.C — - - O O Î O O -.

О О ОО о — о с» ..

CL

CL а

° ° с с ъ ° - -1 с9 » 01 I

o.. -9: z--r

< с(-- Р <, < а. -- =.:с- cj О О,-,,О О е e ° - c + —" ",с fQ --+ . -" -"-

t- »<е,» --K< >,Mс» — -<«,— -<< е < --.<»<

Q .,-; 1» 1- 9 e K e e e Е,„:" - «»,—, < < „ е о„-...е ы -.

БББщ ящоеое оm..ееее

83 Susen co uQ .. -.. cjm-% с К m Quu

Д <О -%ц <т A A

u"

0)

A сос

X о и о и а Со Со > СО 0 a - сiС X < со e I IXI p

Щ

5ФЕ о

5 сс с ао

O l- e

Z X о 5 и е л©а

000 оФ*

5УС щ о

oхщ

0 и Ф о®5

0 m

S Ш ф50 да с,оо оmc

Л с с о о

Е:

S 5

М сOL С

Ф CL

Ct О

z с 2

° - с(1

C ß о с

С 5

S S

5 Д о-с сX Q о m с щ

m к Ф

m S

S Х Фса а щ C

00 ао

ecLOc

l» аос05 оoes

ezczs

Зэк ca аа

m z а

Z щ

5 5 I™ о + 0

C 5 сС1 C с«) Ф 0

ОСА

CROSS

32 с С:

>5 5 Q $

В, 5 с

S «S Щ

C e о аmà

Ф Т Ф

ozzie

CLX ë

5Оас

cс" и 5 Сс О 1"

Eoe1

Х%«»

Оее5

0 ссс 3 со

Ф О Я«»

:л с CL

Ф с5 5

Ф 0 ос 9

XEcZ

s e

> Ф р аz

5с о

СЧ 0 С0 С с

Ф Z

>me

Cl щ Я

ooz

I» CL X

m 5

E ОС X о

1 Ф о щ

1» е 5 Ф

«»

z0z о,»

X y

ФХe с а .

Ф Э Ф

Ф о

С(Ф с ас Ф

cm>

0 X п. 1 со о

«» l о

z .. m

rхe

1- K

„0, о Ф о с oz

15 о

o .

Ф с: I"о Ф с m0 ф о

I о С

X О

Х Z о. а.

Ф Ф

63

î 0

С

Ю

Cll О.

% а m

Ф и 5

S y а с с о Ф с» 1 сО С х

„-3.

*c а ф

1 Ф

ДИ а О ссС z

5ф5 z l- ®

5 ОФ

С I=

Зсв

Ю Щ I»

Ф50

mLS o

l» 2

Е йО о аО аm

mо5 ах S

1»

Ф Ф

Ф 1 о о о

gW0

5Е а,д с

-.О с — 5

Ф » z с- —

S у с,,й .Ф а.е +3 ,С ®0

Е с оох, Ф а

:Я Z ."ъ Ф )S о * с 5 см

1 с-1n g

zc

<о с х

О 5

0 — +

« Clj

IZ ( а сФ

S l

CФ с

О ха0 о m

C lO

m ñå S

m " оао

Л

Ф

z т

Ф

1647016

«5

Z

Ф р с тI- «)

Ф р а о и х

CL с е ко

„, с

«v

S. г

М

О

IS

f» и

С5 т х

3f

Z и

CL

Ф

Q и о

CV

СЧ о о

СМ о

С )

СМ о о, А* ъ сС с З

2l с о

1 зД о

Iо о с

C е

1ОИ со

«5

I- Y

D чо о

LA

CV х

1 о

Ф

Ф V

3(Ф и а

© О О

) х

OOOOO о сч о

OOO«

O g СТe) ооопеооооо

ОС со ev OP cll r) «Cl

0 сТ

Б

Ф

3 х:

z х

О «, с о

О e «tA д S

:. ф О (me 5 ссх - р

vex «5e

cL S c5 О S

m Ее -а

zma с QIQ «О

s аo е х тх С

ОО3

Qvo

A a.a. оо е-c= о

Iz

Ф и о

М о

3 о о ф

«5

«и о

О р

1 ° и о

X о о о с

Б

С1.

S с

4Й л I» аФ

С5 с и о ась

I- S m и кх о е

Х Iх Ф а сС

e cc: о и

)S

5 о„ о л с

l6 Фс

Ф I,:;; х х

< Яо

«5 аL сФ«5 о с х >- р

Ь.,х S С

+- e Ф

«5 «5 а

X Б

Ф e "

xget-e сС«5 а, «О

Я y IQ 6> о <х

О CL о о ес

t

Q a а w e и Ф х с х X лсс

С5

« аи а

Ф >я ( о

С Е

Z х о

С9

Зл

- о

«5 Q. с Ф о с

X ü, v

«с

«5 у. «5

Е

v а о с«. с о (т) и о

Ф о «« р

tA

« tA

Q CQ (I

«5 С: х «

S л с

* Q.

«5 с5 а а

Ia «О о е

О «5

Y . Q»

3 о

Q. о

С"

«о Ф с с(0Ъ о а с Ф о с

X л

D Ф

5 S

«5

С5

М о о < с О (т> и о е о о

Ф. с е

IS

О

«о с

С5 (Т)

1% Б C:

2 е х «5 «,„а S

e I a а

«о «о о о ( е

3 о а. о

Х

О

< с

I»

М а

Ф с( о р

I»

Ф

S о

Z

)Я

CL

«О