×
10.07.2019
219.017.ada0

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОД-КАРБИДОКРЕМНИЕВОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области производства объемносилицированных изделий из углерод-карбидокремниевого материала. Силицирующая композиция содержит следующие компоненты в массовых частях: бакелит жидкий БЖ-3 - 100, изопропиловый спирт - 67-100, тетраэтоксисилан - 53-160, вода - 11-32. Технический результат изобретения - повышение однородности свойств углерод-карбидокремниевого материала и упрощение технологии. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области производства объемносилицированных изделий.

Известна композиция для нанесения на положку из углеродистого композиционного материала для последующего образования на ней карбида кремния, содержащая алкоксид кремния, воду, органический растворитель и углеродсодержащее вещество - патент RU 2070163 С1, кл. С01В 31/36, опубл. 10.12.1996 г.

По своим признакам и достигаемому результату эта композиция наиболее близка к заявляемой и принята за прототип.

В данной композиции в качестве алкоксида кремния используют, например, триалкоксисилан или тетраалкоксисилан в количестве 0,05-0,3 моль на 1 моль воды, в качестве органического растворителя - ацетон либо смесь ацетона с этиловым или пропиловым спиртом в количестве 0,3-1 моль на 1 моль воды, в качестве углеродсодержащего вещества - полиакрилонитрильную, эпоксидную, фенольную или фурановую смолу в количестве 1-3 моль углерода на 1 моль алкоксида кремния. Композицию гидролизуют в присутствии кислотного катализатора, в качестве которого используют соляную кислоту и, в виде геля, кистью наносят на углеродистую положку, удаляют из геля летучие вещества и термообрабатывают при температуре не менее 1300°С.

Недостаток композиции по прототипу заключается в том, что она не обеспечивает равномерности свойств углерод-карбидокремниевого материала по всему его объему, т.е. решения нашей задачи.

Неравномерность свойств углерод-карбидокремниевого материала объясняется невозможностью пропитки композицией в виде геля всего объема подложки при нанесении на ее поверхность геля кистью.

Задача изобретения заключается в обеспечении однородности (изотропности) свойств углерод-карбидокремниевого материала в изделии.

Эта задача решается усовершенствованием композиции для изготовления углерод-карбидокремниевого материала, включающей в себя бакелит жидкий марки БЖ-3, растворитель, вещество-реагент и инициатор разложения вещества-реагента.

Усовершенствование заключается в том, что в качестве растворителя композиции используют изопропиловый спирт, вещества-реагента - тетраэтоксисилан, инициатора разложения тетраэтоксисилана - изопропиловый спирт и воду при соотношении компонентов:

Бакелит жидкий марки БЖ-3 100
Изопропиловый спирт 67-100
Тетраэтоксисилан 53-160
Вода 11-32

Использование в композиции жидкого бакелита, изопропилового спирта, тетраэтоксисилана и инициатора разложения тетраэтоксисилана - изопропилового спирта и воды, благодаря ее высокой текучести, позволяет обеспечить равномерное распределение композиции в составе композиционного материала.

При этом использование жидкого бакелита марки БЖ-3 позволяет осуществить соединение всех компонентов в единый композиционный материал, обеспечить высокую пропитывающую способность композиции ввиду самой низкой вязкости среди существующих бакелитов, а также обеспечить углеродом процесс карбидизации без вовлечения в него углерода волокнистого материала, а изопропилового спирта - формирование гомогенного раствора связующего, обеспечивающего равномерность пропитки тканевых углеродных заготовок. Наличие в составе композиции тетраэтоксисилана и воды позволяет обеспечить выделение из композиции двуокиси кремния, которая, в дальнейшем, обеспечивает карбидизацию углеродного материала, и заложить возможность дальнейшей карбидизации композиционного материала уже на стадии формирования углепластика, что значительно упрощает технологию изготовления углерод-карбидокремниевого материала.

Выход компонентов за обозначенные пределы ведет к негарантированному качеству композиционного материала.

При приготовлении предлагаемой композиции сначала вводят бакелит жидкий марки БЖ-3, затем растворитель - изопропиловый спирт, далее - тетраэтоксисилан и, в последнюю очередь, в композицию вводят воду и тщательно перемешивают.

При этом первые 1,5-2,0 часа композиция представляет собой прозрачный гомогенный жидкотекучий раствор, которым и производят пропитку тканевых углеродных заготовок, обеспечивая при этом практически абсолютную равномерность распределения композиции в тканевой углеродной заготовке, чем достигается равномерность (изотропность) свойств будущего углерод-карбидокремниевого материала. По прошествии 1,5-2,0 часов в композиции происходит выделение двуокиси кремния в соответствии со следующими химическими реакциями:

SiO(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH

Si(OH)4→SiO2+2H2O

чем достигается равномерное распределение связующего и двуокиси кремния в объеме углеволокнистого наполнителя.

Готовят композицию для изготовления углерод-карбидокремниевого материала, вводят компоненты в последовательности, упомянутой выше. В течение 90-100 минут композиция после перемешивания компонентов сохраняет прозрачность и однородность, в этих условиях производят пропитку тканевых заготовок. Введение катализатора гидролиза не требуется, так как он значительно ускоряет процесс гидролиза и тем самым сокращает время, необходимое для пропитки.

Затем композиция начинает мутнеть, т.е. начинается выделение двуокиси кремния и осаждение его на углеродных волокнах (что обеспечивает упрощение технологического процесса). При этом средний фракционный состав выделяющейся двуокиси кремния - 0,1 мкм (чем обеспечиваются большие равномерность распределения и однородность свойств углерод-карбидокремниевого материала).

Все приведенные данные подтверждены результатами испытаний опытных образцов на основе углеродного наполнителя в виде пластины (200×150×3 мм), сшитых из 6 слоев ткани УТ-900П (см. таблицу).

Для характеристики равномерности распределения карбида кремния в материале, структуры материала и равномерности его свойств из упомянутых пластин (200×150×3 мм) вырезали квадратные образцы 30×30 мм равномерно по диагоналям пластин в количестве 10 шт., в каждой из которых определяли величину открытой пористости, плотности и содержания карбида кремния весовым методом путем выжигания углеродной составляющей и определения массовой доли остатка карбида кремния. Равномерность свойств материала характеризовали величиной среднеквадратичного отклонения (σ) определения пористости, плотности и содержания карбида кремния. Результаты приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что при значениях содержания компонентов композиции в пределах интервалов, приведенных в формуле изобретения, содержание карбида кремния имеет минимальное среднеквадратичное отклонение, т.е. величины содержания карбида кремния в различных зонах образца углерод-карбидокремниевого композиционного материала очень мало (в пределах 3-4%) отличаются от среднего значения, что свидетельствует о высокой степени равномерности распределения карбида кремния в объеме образца. При этом композиционный материал становится более плотным за счет мелкодисперсности карбида кремния и менее пористым, сохраняя значительную степень равномерности свойств.

Композиция для изготовления углерод-карбидокремниевого материала, благодаря наличию в ее составе связующего и введенных в него силицирующих агентов, обеспечивает мелкодисперсность, повышенную равномерность распределения карбида кремния в получаемом углерод-карбидокремниевом материале и характеризуется по сравнению с прототипом повышенной равномерностью его свойств и упрощением технологии изготовления углерод-карбидокремниевого материала с гарантированными свойствами.

Таблица
№ образца Содержание компонентов в пропиточной композиции, мас. ч. Содержание карбида кремния (SiC), % σSiC Плотность, (ρ), г/см3 σρ Открытая пористость (П), % σП
Бакелит жидкий БЖ-3 Изопропиовый спирт Тетраэтоксисилан Вода
1 100 55 45 8 2,4 0,5 1,45 0,16 11,0 1,2
2 100 70 55 12 3,4 0,1 1,54 0,04 4,2 0,2
3 100 80 100 20 6,8 0,2 1,58 0,04 3,4 0,2
4 100 90 150 30 10,2 0,4 1,56 0,05 2,8 0,1
5 100 120 180 40 12,0 3,8 1,42 0,12 9,3 0,8

Композиция для изготовления углерод-карбидокремниевого материала, содержащая бакелит жидкий БЖ-3, растворитель, вещество-реагент и инициатор разложения вещества-реагента, отличающаяся тем, что она содержит в качестве растворителя - изопропиловый спирт, вещества-реагента - тетраэтоксисилан и инициатора разложения последнего - изопропиловый спирт и воду при соотношениях компонентов, мас.ч.:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-6 из 6.
09.06.2019
№219.017.791c

Намоточный станок

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционно-волокнистых материалов. Намоточный станок содержит станину, шпиндель с зажимным устройством, центр задней бабки и нитераскладчик. Дополнительно станок содержит дополнительный шпиндель с зажимным устройством и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002342308
Дата охранного документа: 27.12.2008
09.06.2019
№219.017.7954

Способ изготовления баллона

Способ изготовления баллона включает намотку на герметизирующую оболочку волокнистого материала со связующим и полимеризацию. На среднюю часть герметизирующей оболочки наматывают часть волокнистого материала со связующим и выполняют его частичное отверждение, после чего выполняют намотку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343342
Дата охранного документа: 10.01.2009
09.06.2019
№219.017.7b94

Оболочка

Изобретение относится к области производства труб из композиционно-волокнистого материала. В оболочке (труба, баллон) с кольцевыми и продольно-силовыми слоями из лент волокнистого материала со связующим для повышения надежности, по крайней мере, часть кольцевых слоев выполнена с расположением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339865
Дата охранного документа: 27.11.2008
10.07.2019
№219.017.ac1d

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя включает закрепление на продольные стенки корпуса распорного устройства и раздвижение им продольных стенок в пределах их усадки в готовом изделии. Затем формуют демпферную рамку, устанавливают в нее сотовый заполнитель и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002342549
Дата охранного документа: 27.12.2008
10.07.2019
№219.017.ada1

Клей-компаунд

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано, например, в производстве углеродных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий БЖ-3, отвердитель - 28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте, волокнистый наполнитель - диспергированное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375402
Дата охранного документа: 10.12.2009
10.07.2019
№219.017.ade1

Способ изготовления композиционного материала

Изобретение относится к области производства объемносилицированных углеродных композиционных материалов. При изготовлении композиционного материала в качестве заготовки используют углеродный тканый наполнитель, пропитывают его композицией из 100 мас.ч. жидкого бакелита, 54-100 мас.ч....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379268
Дата охранного документа: 20.01.2010
Показаны записи 1-10 из 27.
27.01.2013
№216.012.1f91

Клей-компаунд

Изобретение относится к клею-компаунду для использования в производстве углеродных, углерод-карбидокремниевых композиционных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий, отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473582
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.04.2013
№216.012.3288

Способ изготовления изделия из композиционного материала

Изобретение относится к способу изготовления изделия из композиционного материала. Согласно способу для повышения качества готового изделия после выкладки на приспособлении слои тканого материала закрепляют накладкой со сквозными щелями, оппозитными щелям приспособления, с фиксацией накладки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478479
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33d7

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера ЖРД содержит корпус с раструбом, вкладыш с соплом и стенкой камеры сгорания и форсуночную головку, при этом вкладыш, по крайней мере, на участке сопла выполнен из композиционного материала с геликоидной намоткой препрега тканой ленты и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478814
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33dc

Способ изготовления вкладыша с соплом жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Способ изготовления заготовки вкладыша намоткой на оправку волокнистого материала со связующим, полимеризацию, снятие с оправки заготовки вкладыша и выполнение ее механической и высокотемпературных обработок. При изготовлении заготовки вкладыша на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478819
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac9

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера сгорания, сопло и раструб выполнены в виде отдельных секций, скрепленных в стыках высокотемпературной клеевой композицией, а камера ЖРД снабжена сплошным герметизирующим слоем клеевой композиции на наружных поверхностях камеры сгорания, сопла и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480610
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aca

Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, точнее - к способам изготовления камер ЖРД. Камера сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480611
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.4803

Способ получения полых наночастиц

Изобретение относится к технологии получения наночастиц. Предложен способ получения полых наночастиц, заключающийся в нанесении на поверхность углеродных нанотрубок карбидокремниевого покрытия путем пиролиза метилсилана, после чего углеродные нанотрубки удаляют сжиганием. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484015
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.11.2013
№216.012.7d6d

Способ изготовления изделия из композиционного материала

Изобретение относится к области изделий из композиционных материалов. В соответствии с заявленным способом на углеродную заготовку наносят гальваническое покрытие из карбидообразующего металла или сплава металлов и выполняют термообработку в вакууме или защитной газовой среде с карбидизацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497782
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.12.2013
№216.012.9058

Блок тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Блок тяги жидкостного ракетного двигателя содержит раму, камеру сгорания с соплом и устройство защиты блока тяги, имеющее донные экраны. Устройство защиты блока тяги дополнительно оснащено устройством тепловой защиты рамы, выполненным в виде устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502645
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.06.2014
№216.012.d4ee

Углерод-углеродный композиционный материал

Изобретение относится к композиционным материалам, в частности к углерод-углеродному композиционному материалу, и может использоваться при изготовлении жидкостных ракетных двигателей. Углерод-углеродный композиционный материал с защитным покрытием из карбида кремния выполнен с герметизирующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520281
Дата охранного документа: 20.06.2014
+ добавить свой РИД