Новые "серебростойкие" органические стекла Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

2. Олигоорганосилоксаны. Свойства, получение, применение /Под ред. М.В. Соболевского. М.: Химия. 1985. 264 с.

3. Кашуркин Н.А., Клочков В.И., Кесарев О.В. Термостабилизаторы для силоксановых кау-чуков //Каучук и резина. 1978. №12. С. 13-14.

4. Дуденкова Л.А., Акчурина И.С., Чухланов В.Ю. Термическая деструкция синтактных пе-нопластов с полиорганосилоксановым связующим //Пластические массы. 1999. №12. С. 26-27.

5. Chukhlanov V.Yu., Tereshina E.N. Polyorganosiloxane-Based Heat-Resistant Sealant with Improved Dielectric //Characteristics Polymer Science. 2007. Ser. C. V. 49. №3. P. 288-291.

6. Долгов O.H., Воронков М.Г., Гринблат М.П. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе. Л.: Химия. 1975. 112 c.

7. Догадкин Б.А. Химия эластомеров. М.: Химия. 1972. 392 с.

8. Лушейкин Г.А. Методы исследования электрических свойств полимеров. М.: Химия.

1988. 157 с.

УДК 666.162:629.12.011.83

И.В. Мекалина, Е.Г. Сентюрин, С.Ф. Климова, В.А. Богатое

НОВЫЕ «СЕРЕБРОСТОЙКИЕ» ОРГАНИЧЕСКИЕ СТЕКЛА

Органические стекла применяются для изготовления деталей остекления самолетов и вертолетов. Разработаны новые «серебростойкие» полиметилметакрилатные оргстекла частично сшитой структуры С0-120С и ориентированное А0-120С на его основе. Приведены физико-механические, оптические свойства новых оргстекол в исходном состоянии и после воздействия искусственных и естественных климатических факторов.

Ключевые слова: органическое ориентированное стекло, авиационные детали остекления, полиметилметакрилатные оргстекла частично сшитой структуры, оптические и механические свойства, «серебростойкостъ».

Современные отечественные и зарубежные авиационные органические стекла представляют собой полимеры или сополимеры метилового эфира метакриловой кислоты - метилметакрилата.

Авиационные органические стекла являются важнейшими конструкционными неметаллическими материалами. До середины 50-х годов XX века основным органическим стеклом был пластифицированный полиметилметакрилат с теплостойкостью (температурой размягчения): 90° С. В небольших объемах этот материал под маркой СО-95 продолжает производиться в основном для вертолетостроения.

К середине 50-х годов было разработано, паспортизовано и освоено в производстве стекло СТ-1 (в настоящее время выпускается под маркой СО-120А), на основе не-пластифицированного полиметилметакрилата, которое имеет теплостойкость 120 ° С.

Наряду с работами по повышению эксплуатационных характеристик органических стекол путем их химической модификации в ВИАМ были созданы метод и технология принципиального улучшения свойств органических стекол с помощью физической модификации - ориентация, вытяжка стекол при температуре выше температуры размягчения - в области высокоэластического состояния. Освоенное промышленностью ориентированное стекло марки АО-120 изготовляется из неориентированного стекла С0-120А[1].

До настоящего времени стекла С0-120А, АО-120, А0-120А линейного строения являются основными материалами остекления всех отечественных самолетов и вертолетов.

Произошедшие в стране изменения, снижение до минимума производства авиационной техники привели к соответствующему сокращению производства авиационных органических стекол. Потребовались принципиальные изменения в технологии, переход от непрерывных производств к эпизодическим, наименее выгодным с точки зрения экономики и стабильности качества органических стекол [2]. Тем не менее требования к оргстеклам не снизились, а во многих случаях повысились. Ужесточились условия эксплуатации, повысились требования к долговечности. Появилась необходимость учитывать требования мировых стандартов на авиационные стекла. В этих условиях плодотворной оказалась идея создания новой, на основе последних достижений отечественной и зарубежной науки, номенклатуры авиационных полиметилметакри-латных органических стекол с частично сшитой структурой, способных к физической модификации методом ориентации [3].

В новой номенклатуре высококачественных оргстекол первым стало полиме-тилметакрилатное стекло частично сшитой структуры марки С0-120С, паспортизованное в ВИАМ [4, 5]. Полностью освоен его промышленный выпуск - в неориентированном состоянии выпускается заводом ФГУП «НИИ полимеров им. В.А. Каргина» (г. Дзержинск) по ТУ 2216-469-00208947-2006. Серийное производство стекла в ориентированном состоянии (марка А0-120С) освоено ООО «Рошибус» (г. Дзержинск) по ТУ 2216-007-25558743-2011. ВИАМ разработал технологии ориентации, формования, изготовления деталей остекления на основе стекла С0-120С в ориентированном и неориентированном состоянии. Основным преимуществом новых органических стекол С0-120С и ориентированного А0-120С перед серийными оргстеклами линейного строения является более высокая «серебростойкость» (склонность к поверхностному микрорастрескиванию). Новые стекла по «серебростойкости» превосходят серийные стекла при воздействии механических нагружений, по образованию остаточных напряжений после эксплуатационных «термоударов» (быстрых нагреваний или охлаждений поверхности оргстекла), при воздействии на их поверхность агрессивных растворителей, в том числе ацетона. Установлены максимальные температуры эксплуатации при перепаде температур по толщине стекол: С0-120С - (130/60)° С, А0-120С - (160/60)° С.

В табл. 1 приведены данные о пределе прочности при растяжении и модуле упругости оргстекол С0-120С и А0-120С при различных температурах.

Таблица 1

Физико-механические свойства* оргстекол С0-120С и А0-120С при различных температурах

Показатели свойств Метод испытания Температура испытания, ° С

+20 -60 +60 +80

Предел прочности при растяжении, МПа ГОСТ 11262 79/82 124,5/145,7 54/43,4 39/34,3

Относительное удлинение при разрыве, % ГОСТ 11262 6,5/15,3 5,6/3 5,4/30,6 1,6/48

Модуль упругости при растяжении, ГПа ГОСТ 9550 2,6/2,9 2,6/5,4 2,2/2,1 1,8/1,5

* В числителе - показатели для оргстекла С0-120С, в знаменателе - для А0-120С.

Предел прочности при растяжении при испытании образцов с концентратором напряжений (отверстие 02 мм) у неориентированного стекла снижается на 23%, у ориентированного - остается на исходном уровне (табл. 2).

Таблица 2

Предел прочности оргстекол без концентратора и с концентратором напряжений _(отверстие 02 мм)_

Оргстекло Степень ориентации е, % Вид образца Предел прочности при растяжении, МПа

С0-120С 0 0 Без концентратора С концентратором 76,4 55,9

А0-120С 56 56 Без концентратора С концентратором 83.2 80.3

Образцы ориентированного стекла А0-120С с концентратором напряжений при испытании на малоцикловую усталость при напряжении 30 МПа выдерживали без разрушения от 2352 до 3652 циклов нагружения. Оргстекла С0-120С и А0-120С имеют высокую ударную вязкость в исходном состоянии - не менее 22 и 38,7 кДж/м2 соответственно. После теплового и УФ старения характеристики ударной вязкости сохраняются на высоком уровне (табл. 3).

Таблица 3

Ударная вязкость оргстекол С0-120С и А0-120С после различных видов старения

Вид испытания Ударная вязкость, кДж/м2 (ГОСТ 4647), оргстекол толщиной 10 мм

С0-120С А0-120С

В исходном состоянии 22,2 38,7

Прогрев при 80 °С в течение, ч:

500 22,7 45,9

1000 19,5 43,0

УФ облучение в течение 50 ч 22,4 35,6

Прогрев 160 ° С, 2 ч 26,7 -

Оргстекла С0-120С и А0-120С имеют высокие показатели коэффициента свето-пропускания, стабильные при тепловом, ультрафиолетовом и атмосферном старении (табл. 4).

Таблица 4

Показатели оптических ^ свойств* (ГОСТ 10667-90) оргстекол С0-120С и А0-120С

Вид испытания Коэффициент Угловое смещение, Игра изображения,

пропускания, % (ГОСТ 15875-80) мин (ММ 1.2.074-2007) мин (ММ 1.2.077-2007)

В исходном состоянии 93,5/93,5 (0-4)/(0-4) (0-3)/(0-4)

Тепловое старение при 80 °С в течение 1000 ч 93,6/93,3 (0-4)/(0-4) (4-7)/(0-4)

Ультрафиолетовое старе- 93,6/92,8 (0-3)/(0-5) (0-3)/(0-1)

ние в течение 50 ч

Атмосферное старение в Московском центре клима- 92,8/93,3 (1-5)/(1 4) (0-5)/(0-4)

тических испытании

(МЦКИ) в течение 12 мес

Атмосферное старение в Геленджикском центре 93,5/93,3 (1-3)/(1 4) (0-3)/(2-4)

климатических испытании

(ГЦКИ) в течение 6 мес

* В числителе - показатели для оргстекла С0-120С, в знаменателе - для АО-126С.

Оргстекла высокотехнологичны при производстве и переработке в детали остекления. В ближайшие годы они станут не только основными материалами авиационного остекления новых изделий, но и способны заменить серийные оргстекла на эксплуатирующейся технике при ремонте.

Авторы статьи выражают благодарность принимавшим участие в работе сотрудникам ВИАМ - Т.С. Тригуб, Ю.А. Фролкову, М.К. Айзатулиной, С.С. Тригубу, Ю.А. Хохлову, В.В. Сухину и сотрудникам ООО «Рошибус» В.Х. Розенблюму, ФГУП «НИИПолимеров» Ю.П. Горелову, И.А. Шалагиновой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гудимов М.М., Перов Б.В. Органическое стекло. М.: Химия. 1981. С. 5-140.

2. Марек О., Томка М. Акриловые полимеры. М: Химия. 1966. С. 52-69.

3. Мекалина И.В., Тригуб Т.С., Богатов В.А., Сентюрин Е.Г. Новое высокотеплостойкое ориентированное оргстекло марки ВОС-2АО //Авиационные материалы и технологии. 2010. №3. С. 14-19.

4. Сентюрин Е.Г., Мекалина И.В., Тригуб Т.С., Климова С.Ф. Модифицированные органические стекла для перспективной авиационной техники //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. №2. С. 2-4.

5. Мекалина И.В., Сентюрин Е.Г., Тригуб Т.С., Айзатулина М.К. Стойкость авиационных органических стекол к концентраторам напряжений //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. №4. С. 30-33.

УДК 678.8

Ю.В. Сытый, Л.В. Чурсова, С.А. Хатипов*, В.А. Сагомонова

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ РАДИАЦИОННО-МОДИФИЦИРОВАННОГО ФТОРОПЛАСТА Ф-4РМ

Приведены механические, антифрикционные, теплофизические и другие эксплуатационные свойства радиационно-модифицированного фторопласта Ф-4РМ в сравнении с фторопластом-4 и наполненными композициями на его основе. Его преимущество по износостойкости, радиационной стойкости, упруго-эластическим свойствам также приводится в статье. Применение фторопласта Ф-4РМ в авиакосмической и других отраслях промышленности позволяет повысить надежность и ресурс деталей антифрикционного и уплотнителъного назначения.

Ключевые слова: фторопласт-4, композиции на основе фторопласта-4, ползучесть, износостойкость, радиационная стойкость, прочность и относительное удлинение при разрыве, модуль упругости при сжатии, тепловое старение.

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) широко применяется в авиакосмической и других отраслях промышленности благодаря комплексу уникальных свойств: широкому диапазону рабочих температур от -269 до +260° С, химической стойкости, высоким диэлектрическим, антиадгезионным и другим характеристикам [ 1].

Основными недостатками фторопласта-4 являются ползучесть под нагрузкой, низкие износостойкость и радиационная стойкость. Для снижения ползучести и повышения износостойкости используется способ физической модификации фторопласта-4 путем создания наполненных композиций на его основе. В качестве наполнителей используются молотый кокс, графит, дисульфид молибдена, стеклянные, углеродные и термостойкие полимерные волокна и др. [2, 3]. Наполненные композиции на основе

*ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова»