Способ получения упругого оптически чувствительного материала

 

(72) Авторы изобретения

Н.И.Малкис, Л.З.Роговина, Г.Л.Слонимский, Г.А.Катков и P.. И,,Хаимова-Малькова (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УПРУГОГО ОПТИЧЕСКИ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к исследованию напряженно-деформированного состояния различных объектов (массива горных пэрод, инженерных сооружений и конструкций) поляриэационно-оптических методов. Исследования проводятся на моделях из оптически чувствительных низкомодульных упругих материалов, которые должны отвечать следующим требованиям: прозрачность, однородность, изотропность, стабильные во времени и при небольших (10 ) перепадах температур оптико-механические свойства, линейная зависимость относительной деформации Е и оптического эффекта d от напряжения G, отсутствие значительной ползучести и т. д.

Значения модулей упругости ниэкомодульных материалов не должны превышать 25 кгс/см, так как при моделировании напряженного состояния объектов, в которых основными действующими силами являются гравитационные силы (например, напряженного состояния массива, ослабленного горными выработками), либо при изучении, техт оническ их полей напр яжений необходимы материалы, в которых под действием собственного веса или не,больших пригрузок возникает двулучепреломление, достаточное для его измерения осуществляющими приборами.

Для моделирования хрупкого разрушения пород необходим материалы, сочетающие низкий модуль упругости и высокую хрупкость °

Для обеспечения малых значений модулей в качестве низкомодульных оп10 тически чувствительных материалов применяются полимерные гели (студии), т.е. высокомолекулярные вещества, образующие устойчивую пространственную сетку в Среде большого количества

15 растворителя.

Стабильность свойств во времени и при небольших перепадах температур, а также отсутствие значительной ползучести достигается путем создания

20 в таких системах достаточно прочной сетки химических связей.

Наибольшее распространение среди низкомодульных упругих материалов, применяемых в поляриэационно-оптическом методе, получили студии на основе желатина — игдантин (1) .

Технология получения игдантина состоит в следующем. К необходимому количеству желатина (10-35%) добавля30 ют воду, тщательно перемешивают и (Ордена Трудового Красного Знамени институт горного

Щ Заявите- дела им. A.A.cêo÷èíñêoão и брдена Ленина институт элементоорганических: соединений AH СССР

6 90033 дают набухнуть в течение 1-3 ч, после чего добавляют глицерин (ЗОЪ) .

Полученная смесь выдерживается в те" "чение суток после чего растворяето ся при 65-80 С (в зависимости от количества желатина) и заливается в 5 плоские стеклянные формы, в которых происходит процесс гелеобразования в течение суток. Применяемые при изго"тойГленйи игдантина компоненты не являются токсичными, процесс его изготовления- нетрудоемок, несложен и не требует специального оборудования.

Однако игдантин обладает недостатками, связанными с лабильностью пространственной сетки в этой системе, образованной за счет межмолекулярных связей, а именно:

1. Существенным изменением свойств во "времени, т. е. от- возраста материала, и при небольших перепадах температур окружающей среды (1 5-20 C) .

2. Значительной ползучестью, заключающейся в изменении оптико-механических свойств во времени под действием постоянной нагрузки.

Кроме того, игдантин подвержен 25 загниванию.

В связи с укаэанными недостатками точность получаемых результатов при

"="ЩМГй4йТейий- йг 1антйна в-качестве упруГого материала при моделировании не- 30 достаточна. для ликвидации указанных недостатков следует создать в игдан -"тине прочную сетку химических связей.

Целью изобретения является полу— чение оптически чувствительного мате- 35 риала, обладающего стабильностью свойств во времени и при небольших перепадах температур, незначительной полэучестью, а также свойствамн хрупкого разрушения и не подверженного 40 загниванию.

Поставленная цель достигается эадубливанием предварительно полученных студней желатина растворами формальдегида. Варьирование свойств мате- 45 риалов достигается изменением концентрации желатина.

Предложенный способ отличается от известных способов тем, что включает обязательную стадию задубливания игдантина погружением его в 7-15Ъ-ный водййй раствор формальдегида йрй

20- 25 С на 40-50 ч с целью образования химических связей в пространственной сетке студня, что приводит к повышению стабильности оптико-механических свойств, значительному уменьшению полэучести, отсутствию загнивания и появлению свойств хрупкого разрушения.

Технологическая схема предложенно- Я го способа состоит в следующем:

1) смешение желатина с водой или смесью воды и глицерина, 2) растворение при 65-80 С и заливка в форму, 3) студнеобразованйе в течение суток, 65

4) изготовление модели (горного массива с выработками любого назначения, откосов и т.д.) из сформированного студи я, 5 ) з адублив ание модели в 715Ъ-ном водном растворе формальдеги"да в течение 2 суток.

Пример 1. 10Ъ желатина совмещают с водой и добавляют ЗОЪ глицерина. Смесь набухает в течение суток, после чего растворяется при 6570 С и заливается в формы, в которых процесс студнеобразования продолжается сутки. Полученные образцы извлекают иэ формы и погружают на 2 суток в 15Ъ-ный водный раствор формальдегида. Модуль упругости Е равен

4,1 кгс/см, оптический коэффициент напряжения С 1950. 10 см /кrc. ч Я

Пример 2. ЗОЪ желатина совмещают с водой и добавляют 30 Ъ глицерина. Смесь набухает в течение суток, после чего растворяется при 7580 С и заливается в формы, в которых прбцесс студнеобраэования продолжается сутки.. Полученные образцы извлекают из формы и погружают на 2 суток в 7Ъ-ный водный раствор формальдегида. Модуль упругости Е равен

9,2 кгс/см, оптический коэффициент

2 напряжения С 750 107 см /кгс.

Полученный предлагаемым способом

;материал отвечает всем требованиям, предъявляемым к оптически чувствительным материалам, а именно: однороден, изотропен, обладает стабильными во времени и при небольших перепадах температур оптико-механическими свойствами, характеризуется отсутствием значительной ползучести (более чем в 3 раза меньше по сравнению с игдантином), линейной зависимостью относительной деформации Е и оптического эффекта о от напряжения

G, обладает свойствами хрупкого разрушения, прост в изготовлении и нетоксичен. Кроме того, материал долго не загнивает, так как формальдегид является антисептиком.

Формула и зобрет ени я

Способ получения упругого оптического чувствительного материала, включающий нагрев до полного растворения фотожелатина в воде или в смеси воды с глицерином, заливку в форму, охлаждение до образования студня, извлечение из формы и изготовление модели, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильнос-. ти оптико-механических свойств во времени и при перепадах температуры, уменьшения ползучести, появления свойств хрупкого разрушения и предотвращения загнивания, производят эадубливанне материала модели путем ее погРУжениЯ в 7-15у ный водный Ра690033

Составитель h. Переверзева

Техред Н. Вабурка Корректор Г. Назарова

Редактор Н, Цурнкова

Заказ 6475/57 Тираж 585 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 створ формальдегида при температуре

20-25 С и выдержки в течение 40-50 ч.

Источники информации, принятые во в ни мани е при э кс перт из е

1. Осокина Д. Н. Пластические и упругие низкомодульные оптически ак тивные материалы. Иэд-ao AH СССР, 1963, с. 37-75 (прототип).