×
26.04.2020
220.018.1a0a

Результат интеллектуальной деятельности: ПОЛИМЕРНЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к слоистым изделиям, где в качестве пропитывающего, связующего вещества использована эпоксикремнийорганическая смола, а в качестве наполнителя - арамидная ткань, и способам их изготовления. Полимерный конструкционный материал содержит эпоксидное связующее, состоящее из 71,4 массовых долей эпоксикремнийорганической смолы, и 28,6 массовых долей полиаминного отвердителя. Связующим пропитана арамидная ткань при следующем соотношении масс связующего и ткани на 100 масс. % Органита К: эпоксикремнийорганическое связующее 35-40 масс. %, арамидная ткань 65-60 масс. %. Изобретение также относится к способу изготовления полимерного конструкционного материала, который включает в себя предварительную обработку поверхности пресс-формы раствором силоксанового каучука технического назначения в толуоле, затем нанесение на слои ткани эпоксидного связующего на основе эпоксикремнийорганической смолы и сборку пакета из необходимого количества слоев ткани, чередуя пропитанный слой с непропитанным, после чего формуют слои в гидравлическом прессе при температуре 23°С, не менее 24 часов и удельном давлении 50-60 кгс/см, затем при температуре 75°С не менее 3 часов и удельном давлении 15-20 кгс/см. Технический результат заключается в выборе и соотношении исходных материалов, оптимизации технологических режимов формования, повышающих броне- и теплозащитные характеристики. Это позволяет решить задачу разработки теплоизоляционного материала, обладающего одновременно бронезащитными свойствами и малой массой. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники

Заявляемое изобретение относится к слоистым изделиям, содержащим в основном синтетические смолы. Точнее к слоистым изделиям, где в качестве пропитывающего, связывающего вещества использована эпоксикремнийорганическая смола, а в качестве наполнителя - арамидная ткань.

Изобретение может быть использовано в качестве материала для броне- и теплозащиты или деталей теплоотсечки в авиационной промышленности, ракето- и машиностроении. Там, где требуется сохранение работоспособности материала при многократном воздействии температуры порядка +250°С.

Предшествующий уровень техники

Известен аналог полимерного конструкционного материала, приведенный в заявке РФ №2001112342/042001112342/04, «Теплостойкие полимерные матрицы для изготовления слоистых композиционных материалов на основе стекло-, угле-, боро- и органических волокон»; МПК C08L 63/00, В32В 27/38, C08J 5/24; приоритет 04.05.2001; опубликовано 10.07.2003; авторы Симонов В.Ф., Урмансов Ф.Ф., Биткин В.Е., Сухих О.Н.

Теплостойкие эпоксикремнийорганические матрицы для создания слоистых композиционных материалов на основе стекло-, угле-, боро- и органических волокон с температурой эксплуатации от -15 до +200°С и низким коэффициентом линейного температурного расширения (КЛТР).

Недостатками данного полимерного композиционного материала является его недостаточно высокая рабочая температура.

Известен аналог, в котором описан способ изготовления полимерного конструкционного материала, приведенный в патенте РФ №2405675 «Способ получения конструкционного композиционного материала», МПК: В29С 51/10, В32В 27/12, C08J 5/00; приоритет 15.07.2009, опубликовано: 10.12.2010, патентообладатели Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России), Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ").

Способ включает сборку пакета из слоев арамидной ткани и полимерного связующего и формование его при повышенной температуре и давлении. Сборку пакета осуществляют из слоев арамидной ткани и полимерного связующего в количестве (40-55) масс. %, а перед формованием собранный пакет помещают в гермочехол, подключают к вакуумной системе, вакуумируют до остаточного давления (0,07-0,09) МПа и выдерживают при температуре (70-120)°С не менее 30 минут. В качестве связующего используют модифицированное каучуком, полисульфоном или диапластом эпоксидное связующее.

Недостатками данного способа являются необходимость операции вакуумирования перед формованием, повышенная температура формования.

В качестве прототипа для полимерного конструкционного материала был выбран препрег, приведенный в патенте РФ №2264295 «Препрег и изделие, выполненное из него»; МПК В32В 27/2, В32В 5/24, C08J 5/24; приоритет 25.06.2004; опубликовано 20.11.2005; авторы Е.Н. Каблов, В.В. Кривонос, Н.П. Кувшинов и др.

Препрег, включающий полимерное связующее и арамидный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит арамидный наполнитель из нейтральных арамидных нитей Русар с номинальной линейной плотностью 14,3; 29,4; 58,8 текс, удельной разрывной нагрузкой не менее 210 сН/текс и удлинением при разрыве не менее 2,6% при следующем соотношении компонентов, масс. %: наполнитель (45-65) масс. %, связующее (35-55) масс. %.

Недостатками данного препрега являются повышенный расход связующего (до 55 масс. %), недостаточно высокие теплоизоляционные свойства при высоких рабочих температурах.

В качестве прототипа для способа изготовления полимерного конструкционного материала (ПКМ) был выбран способ, приведенный в патенте РФ №2264295 «Препрег и изделие, выполненное из него»; МПК В32В 27/2, В32В 5/24, C08J 5/24; приоритет 25.06.2004; опубликовано 20.11.2005; авторы Е.Н. Каблов, В.В. Кривонос, Н.П. Кувшинов и др.

В процессе изготовления ПКМ отвердитель наносят на ткань, сушат при комнатной температуре. На предварительно подготовленную поверхность пресс-формы выкладывают слои препрега и формуют в автоклаве по ступенчатому режиму с минимальной температурой нагрева 140°С при удельном давлении Руд=5 атм.

Недостатками данного способа являются использование дополнительного сложного и дорогостоящего оборудования (намоточного станка и автоклава), повышенная температура формования и сложность последующей механической обработки заготовки.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка теплоизоляционного материала, обладающего одновременно бронезащитными свойствами и малой массой.

Технический результат заключается в выборе и соотношении исходных материалов, оптимизации технологических режимов формования, повышающих броне - и теплозащитные характеристики.

Технический результат в полимерном конструкционном материале достигается тем, что в полимерном конструкционном материал Органит К, содержащем в составе полимерное связующее и органический волокнистый наполнитель в виде ткани из арамидных нитей, согласно изобретению, в качестве полимерного связующего использовано эпоксикремнийорганическое связующее, состоящее из 71,4 массовых долей смолы эпоксикремнийорганической и 28,6 массовых долей полиаминного отвердителя. Связующе взято в количестве (35-40) масс. %, которым пропитана арамидная ткань в количестве (65-60) масс. % при соотношении масс связующего и ткани на 100 масс. % Органита К.

Технический результат в способе изготовления ПКМ Органит К достигается тем, что наносят на слои арамидной ткани эпоксидное связующее, размещают их в пресс-форме и затем формуют, согласно изобретению, предварительно поверхности пресс-формы обрабатывают раствором силоксанового каучука технического назначения в толуоле (СКТН), наносят на слои ткани эпоксидное связующее на основе эпоксикремнийорганической смолы. Далее собирают пакет из необходимого количества слоев ткани, чередуя пропитанный слой с непропитанным. После чего формуют слои в гидравлическом прессе при температуре +23°С, не менее 24 часов, и удельном давлении 50-60 кгс/см2, затем при температуре +75°С не менее 3 часов и удельном давлении 15-20 кгс/см2.

Совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата, заключающегося в выборе и соотношении исходных материалов, оптимизации технологических режимов формования, повышающих броне - и теплозащитные характеристики. Это позволяет решить задачу разработки бронезащитного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами, работоспособного при многократном воздействии температуры 250°С.

Варианты осуществления изобретения

Для получения полимерного конструкционного материала Органит К готовят полимерное связующее. В качестве полимерного связующего используют состав, включающий 71,4 массовых долей эпоксикремнийорганической смолы, и 28,6 массовых долей полиаминного отвердителя.

Такое соотношение компонентов позволяет получить эпоксикремнийорганическое связующее, обладающее высокими теплозащитными свойствами и высокой рабочей температурой не менее +250°С.

Полученным эпоксикремнийорганическим связующим пропитывают арамидную ткань при следующем соотношении масс связующего и ткани на 100% Органита К:

эпоксикремнийорганическое связующее 35-40 масс. %,
арамидная ткань 65-60 масс. %.

Соотношение компонентов и тип связующего дает снижение максимальной температуры формования до +75°С по сравнению с минимальной температурой +140°С в прототипе. Соотношение ткань - связующее в полимерном конструкционном материале Органит К придает тепло- и бронезащитные свойства материалу. Бронезащитные свойства характеризуются пределом прочности при сдвиге и пределом прочности при разрыве.

В результате проведенных экспериментов был установлен диапазон масс. % эпоксикремнийорганического связующего и арамидной ткани. Результаты приведены в таблице 1 на фиг. 1.

Как видно из таблицы 1, при содержании связующего в композиционном материале менее 30 масс. % получаемый материал не обладает необходимой прочностью.

При увеличении массового содержания связующего больше 40% вместе с прочностными характеристиками увеличивается плотность и масса полученного материала. Это не соответствует требованиям, предъявляемым к деталям из Органита К.

Поэтому были выбраны диапазоны соотношения связующего и ткани, позволяющие при низкой массе полученного материала сохранить необходимые тепло- и бронезащитные свойства.

Полимерный конструкционный материал Органит К получают следующим образом.

Для уменьшения адгезии образца к поверхностям пресс-формы поверхности пресс-формы предварительно обрабатывают раствором силоксанового каучука технического назначения (СКТН) в толуоле.

Закрепляют слои ткани на твердой и ровной поверхности. При помощи шпателя или валика равномерно наносят на слои ткани эпоксидное связующее на основе эпоксикремнийорганической смолы.

Далее собирают пакет из необходимого количества слоев ткани, чередуя пропитанный слой с непропитанным. Сочетание пропитанных слоев с непропитанными и усилия прессования позволяет снизить расход связующего при улучшении теплоизоляционных и бронезащитных характеристик по сравнению с прототипом. В то же время чередование слоев не приводит к ухудшению вышеуказанных характеристик по сравнению со сплошной пропиткой всех слоев ткани. Результат проведенных исследований представлен в таблице 2 на фиг. 2.

Это позволяет решить задачу разработки бронезащитного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами.

Затем помещают пакет в пресс-форму, проложив между пакетом и пресс-формой полиэтиленовую пленку. После этого формуют слои в гидравлическом прессе сначала при температуре 23°С, и удельном давлении (50-60) кгс/см2 в течение не менее 24 часов. Затем при температуре 75°С и удельном давлении (15-20) кгс/см2 в течение не менее 3 часов.

В предлагаемом способе отверждение происходит при максимальной температуре +75°С по сравнению с минимальной температурой +140°С в прототипе. Это позволяет исключить применение автоклава при формовании. Броне- и теплозащитные свойства полученного материала сохраняются.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что полученный полимерный конструкционный материал Органит К обладает высокими теплоизоляционными свойствами, представленными в таблице 3 на фиг. 3. То есть при высоких рабочих температурах Органит К обладает низкой тепло- и температуропроводностью, а так же высокой теплоемкостью.

Достигаемый результат обеспечивается не только наличием известных отличительных признаков, но и зависит от взаимодействия его с другими существенными признаками заявляемого способа, что позволяет ему расширить свои функциональные возможности и обеспечить высокий технический результат, заключающийся в выборе и соотношении исходных материалов, оптимизации технологических режимов формования, повышающих броне - и теплозащитные характеристики.

Расширенная функция, обеспечиваемая отличительными признаками, и получение неожиданного результата от использования этих признаков в совокупности с другими признаками, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Промышленная применимость

Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность изготовления бронезащитного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами на существующем оборудовании. Это подтверждает промышленную применимость предлагаемого материала. Предложенный способ может быть использован в машиностроении, авиастроении и космической технике, там, где предъявляются высокие требования по обеспечению термостойкости и теплоизоляции элементов изделий. Предложенный вариант осуществления способа может быть реализован на существующем в настоящее время оборудовании с использованием имеющихся материалов. Это доказывает работоспособность и подтверждает промышленную применимость способа.


ПОЛИМЕРНЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ПОЛИМЕРНЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 91-100 из 706.
12.01.2017
№217.015.5e6c

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства относится к измерительной технике и может быть использован для определения характеристик срабатывания детонирующих устройств, обеспечивающих инициирование зарядов взрывчатого вещества (ВВ), в частности определения момента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590960
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6030

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс, т.е определение пространственной ориентации при угловом движении, преимущественно летательных аппаратов (ЛА), относительно какой-либо базовой системы координат, путем аналитического ее вычисления на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590287
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.605d

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства относится к взрывным работам, в частности к устройствам бесконтактного программирования и передаче данных инициатору газодинамического импульсного устройства с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590270
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.66b3

Излучатель твердотельного лазера без жидкостного охлаждения с термостабилизацией диодной накачки

Изобретение относится к лазерной технике. Излучатель твердотельного лазера без жидкостного охлаждения с термостабилизацией диодной накачки содержит активный элемент, установленный в кольцах, термоинтерфейс и блок диодной накачки, состоящий из теплораспределителя с выступами, установленного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592056
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.66bb

Лазерное средство инициирования

Изобретение относится к лазерным средствам инициирования, изготовленным с использованием вторичных взрывчатых веществ (ВВ). Лазерное средство инициирования содержит установленные соосно в корпусе 1 источник излучения 2, заряд ВВ, оптический подпор 3, размещенный между источником излучения 2 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592014
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.66ca

Термочувствительный датчик

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым устройствам для контроля температуры деталей и узлов машин, защиты от температурных перегрузок электротехнических объектов. Техническим результатом является повышение надежности, быстродействия срабатывания, повышение удобства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592081
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.66d5

Универсальный излучатель твердотельного лазера

Изобретение относится к лазерной технике. Универсальный излучатель твердотельного лазера с безжидкостным охлаждением содержит резонатор, установленный жестко на основание, устройство накачки и теплообменный блок, содержащий термоэлектрические модули и теплообменники. Устройство накачки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592057
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.66e1

Способ настройки зеркал резонатора

Способ настройки зеркал резонатора заключается в том, что устанавливают оправы с зеркалами с прижатием в трех точках на несущую часть резонатора и совмещают рабочие поверхности зеркал. Настройка проводится в два этапа. На первом этапе - при настройке резонатора, измеряют угол отклонения между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592051
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.680e

Способ извлечения микроконцентраций урана из водных растворов

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов, а именно к способу извлечения микроконцентраций урана из водных растворов. Способ проводят путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591956
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.69bf

Способ приведения в действие инициатора газодинамического импульсного устройства

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. Способ приведения в действие инициатора газодинамического импульсного устройства включает обнаружение объекта. Обнаружение осуществляется с помощью датчика, реагирующего на сближение с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591293
Дата охранного документа: 20.07.2016
Показаны записи 11-16 из 16.
17.07.2019
№219.017.b57b

Способ и стенд для испытания герметизирующей заглушки углового сопла

Стенд для испытания герметизирующей заглушки углового сопла включает основание, емкость пневмодавления, электропневмоклапан, дроссельную шайбу, переходник для монтажа испытуемой заглушки, имитатор раструба сопла, системы измерения и видеонаблюдения. Переходник выполнен в виде имитатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694472
Дата охранного документа: 16.07.2019
22.10.2019
№219.017.d892

Ракетный двигатель твердого топлива (рдтт) с изменяемым вектором тяги по направлению и сопловая заглушка

Ракетный двигатель твердого топлива с изменяемым вектором тяги по направлению состоит из силового теплоизолированного корпуса и центрального тела, образующих в выходной части контур кольцевого сопла, канального заряда твердого топлива, скрепленного с силовым теплоизолированным корпусом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703599
Дата охранного документа: 21.10.2019
03.07.2020
№220.018.2db4

Поглотитель водорода

Изобретение относится к технологии очистки газовых смесей от водорода или его изотопов в статическом режиме из кислородсодержащих газовых смесей, в которых необходимо уменьшить или исключить накопление оксида углерода (II), паров воды и органических веществ в замкнутых объемах, и может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725252
Дата охранного документа: 30.06.2020
04.07.2020
№220.018.2f45

Устройство для пайки свч нагревом

Устройство для пайки СВЧ нагревом может быть использовано для изготовления пайкой сложно-комбинированных изделий из металла и керамики. СВЧ установка содержит теплоизоляционный бокс 1, установленный в камере, имеющий основание 2 для размещения на нем паяемого изделия 7 и крышку 3. Кварцевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725443
Дата охранного документа: 02.07.2020
14.05.2023
№223.018.5729

Ракетный двигатель твердого топлива

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, преимущественно для конструкции твердотопливных двигателей разделения системы аварийного спасения объекта. Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий силовую цилиндрическую оболочку с доньями, на цилиндрической части которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771220
Дата охранного документа: 28.04.2022
16.05.2023
№223.018.628e

Способ получения иттрий-алюминиевого граната твердофазным методом

Изобретение относится к технологии получения порошка иттрий-алюминиевого граната. Способ получения порошка иттрий-алюминиевого граната твердофазным методом включает отбор навесок оксида иттрия и нитрата алюминия, которые смешивают с образованием смеси для синтеза, после образования смеси ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002785105
Дата охранного документа: 02.12.2022
+ добавить свой РИД