Способ изготовления полимерного композиционного материала

 

Сущность изобретения: способ включает засыпку композиции в пресс-форму, предварительное уплотнение при давлении 100 ± 10 МПа с двухкратной подачей давления, нагрев уплотненного материала до температуры 150 - 160°С. С целью повышения качества изделий из композиционных материалов в качестве полимерного материала берут полипропилен с добавками поверхностно-активной смазки, в качесве которой взята стеариновая кислота, при этом после засыпки материала в пресс-форму композицию уплотняют при давлении 500 - 550 МПа, нагревают до температуры плавления стеариновой кислоты, равной 67 + 1,5°С и выдерживают при этой температуре в течение 30 - 40 мин, производят нагрев материала в пресс-форме до 150 - 160°С, уплотняют материал при давлении 200 - 250 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 210 - 230°С, выдерживают при данной температере в течение 120 - 180 мин, уплотняют материал при давлении 350 - 400 МПа с двухкратной подачей давления, выдерживают под давлением до достижения температуры расспрессовки.

Изобретение относится к области формования прессованием порошкообразных композиционных материалов с добавками поверхностно-активных смазок.

Известен способ изготовления полимерных композиционных материалов совмещением полиэтилена, аморфного бора и смазки с последующей термообработкой при 155-165^оС 15 мин.

Известный способ не обеспечивает равноплотности изделия по объему.

Цель изобретения - повышение качества изделий из композиционных материалов за счет повышения равномерности распределения плотности в объеме изделий.

Цель изобретения достигается тем, что в способе изготовления композиционного материала совмещением термопласта, из группы полиолефинов, аморфного бора и смазки с последующей термообработкой, в качестве термопласта используют полипропилен в качестве смазки, стеариновую кислоту, совмещенные компоненты засыпают в пресс-форму, уплотняют при давлении 500-550 МПа, нагревают до температуры давления стеариновой кислоты 65,5-68,5^оС и выдерживают при этой температуре 30-40 мин, затем уплотняют композицию при давлении 90-110 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 150-160^оС, уплотняют при давлении 200-250 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 210-230^оС, выдерживают при данной температуре в течение 120-180 мин и уплотняют при давлении 350-400 МПа с двухкратной подачей давления и выдерживают при данном давлении до достижения температуры пресс-формы 70^оС.

П р и м е р 1. Прессуют детали из композиционного материала, состоящего из порошков полипропилена (ТУ 6-05-4411-02-81) и аморфного бора (ТУ 6-021-375-84) в соотношении 30:70 мас.ч. с добавкой стеариновой кислоты (ГОСТ 6484-64) в количестве 0,5 мас.ч. к массе композиции, в частности полусферические изделия с значениями наружного и внутреннего диаметров 200-160 мм соответственно.

После засыпки композиции в полость пресс-формы, установки пуансона уплотняют композицию под давлением 500 МПа, нагревают до температуры давления стеариновой кислоты, равной 67±1,5^оС, выдерживают при этой температуре 30 мин.

Производят нагрев материала в пресс-форме до 150-160^оС, уплотняют материал при давлении 200 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 210^оС, выдерживают при данной температуре в течение 120 мин, уплотняют материал при давлении 350 МПа с двухкратной подачей давления, выдерживают под давлением до достижения температуры пресс-формы при охлаждении, равной 70^оС, после распрессовки размеры изделия соответствуют требуемым размерам.

Неразрушающим методом контроля в детали определяют места с минимальной и максимальной плотностями. Из этих мест изготавливают цилиндрические образцы размерами диаметром 20 х h 15 мм.

Определяют плотность образцов и испытывают последние на сжатие. Из каждой детали изготавливают 6 образцов; 3 - с минимальной плотностью, 3 - с максимальной. Механическую прочность изделия оценивают косвенно по значению прочности на сжатие, определенную, как среднее значение из значений прочности шести образцов.

Значения качества изделия следующие: 1. Минимальное (ρ_min) и максимальное ( ρ_max) значения плотности - 1,54, 1,56 г/см³ соответственно; 2. Разноплотность ( ρ_max-ρ_min) - 0,002 г/см³; 3. Прочность образцов на сжатие ( σ_сж.об) - 68 - 73 МПа; 4. Прочность образцов изделия на сжатие ( σ_сж.из) - 70±4 МПа.

П р и м е р 2. Прессуют изделие до технологии примера 1. Отличительные признаки от примера 1 : уплотняют материал при давлении 250 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 230^оС, выдерживают при данной температуре в течение 180 мин, уплотняют материал при давлении 400 МПа с двухкратной подачей давления.

Характеристики образцов и изделия следующие: 1. ρ_min, ρ_max 1,57, 1,58 г/см³ 2. (ρ_max-ρ_min ) 0,01 г/см³ 3. σ_сж.об 70-79 МПа 4. σ_сж.из 75±4 МПа П р и м е р 3. Прессуют изделия по технологии примера 1. 0тличительные признаки от примера 1: уплотняют материал при давлении 225 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до 220^оС, выдерживают при данной температуре в течение 150 мин, уплотняют материал при давлении 375 МПа с двухкратной подачей давления.

Характеристики образцов и изделия следующие: 1. ρ_min, ρ_max 1,53, 1,55 г/см³ 2. ( ρ_max-ρ_min) 0,02 г/см³ 3. σ_сж.об 71-74 МПа 4. σ_сж.из 73±2 МПа П р и м е р 4. Прессуют изделие по технологии примера 1. Отличительные признаки от примера 1: уплотняют материал при давлении 250 МПа с двухкратной подачей давления, нагревают материал до температуры 230^оС.

Характеристики образцов и изделия следующие: 1. ρ_min, ρ_max 1,55, 1,57 г/см³ 2. ( ρ_max-ρ_min) 0,02 г/см³ 3. σ_сж.об 69 - 75 МПа 4. σ_сж.из 73±3 МПа П р и м е р 5. Прессуют изделие по технологии примера 1. Отличительные признаки от примера 1: уплотняют материал при давлении 400 МПа.

Характеристики образцов и изделия следующие: 1. ρ_min, ρ_max 1,53, 1,55 г/см³ 2. (ρ_max-ρ_min) 0,02 г/см³ 3. σ_сж.об 70 - 76 МПа 4. σ_сж.из 73 МПа

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА совмещением порошкообразного полиолефина, аморфного бора и смазки с последующим прессованием в форме под давлением, отличающийся тем, что в качестве полиолефина используют полипропилен, в качестве смазки - стеариновую кислоту, совмещенные компоненты засыпают в пресс-форму, уплотняют при давлении 500 - 550 МПа, нагревают до температуры плавления стеариновой кислоты 65,5 - 68,5^oС и выдерживают при этом температуру 30 - 40 мин, затем уплотняют композицию при давлении 90 - 110МПа с двукратной подачей до 150 - 160^oС, уплотняют при давлении 200 - 250 МПа с двукратной подачей давления, нагревают материал до 210 - 230^oС, выдерживают при данной температуре 120 - 180 мин и уплотняют при давлении 350 - 400 МПа с двукратной подачей давления и выдерживают при данном давлении до достижения температуры пресс-формы 70⁰С.