CC BY
32
УДК 678.744.335.027
A.А. Петров, С.Ф. Климова, И.В. Мекалина, Е.Г. Сентюрин, В.А. Богатов
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» ГНЦ РФ , Москва, Россия
НОВЫЕ АКРИЛАТНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СТЕКЛА ЧАСТИЧНО СШИТОЙ СТРУКТУРЫ
Описаны новые акрилатные органические стекла частично сшитой структуры типа С0-120С и АО-120С. Показана возможность их ориентации и формования с целью получения деталей остекления с повышенными эксплуатационными характеристиками по сравнению с линейными оргстеклами.
There are described the new acrylic organic glasses of partially sewed structure of the type SO-120S and AO-120S. The possibility of their orientation and formation for the receiving details of the aircraft glazing with the raised operational characteristics in comparison with linear organic glasses is shown.
В настоящее время основным конструкционным материалом, применяемым для изготовления деталей остекления самолетов, является органическое стекло. В мировом производстве органического стекла наблюдается переход от стекол линейного строения к стеклам частично сшитого строения, имеющим определенные технические и эксплуатационные преимущества.
Исследования новых органических стекол частично сшитой структуры отечественного производства необходимы для замены уже широко известных и применяемых стекол линейного строения С0-120 и А0-120.
Для замены серийных стекол создано оргстекло С0-120С и в ориентированном состоянии А0-120С. Модифицированное полиметилметакрилатное оргстекло С0-120С содержит сшивающий агент и УФ-абсорбер, что приводит к повышению «серебростойкости» и рабочей температуры, эксплуатационной надежности и ресурса деталей остекления. Показатели «серебростойкости» по ацетону частично сшитого стекла С0-120С более чем в 6 раз выше аналогичного показателя для серийного оргстекла С0-120. Температура эксплуатации внешней поверхности оргстекла С0-120С при перепаде температур по толщине выше на 10 оС, для ориентированного стекла А0-120С - выше на 30 оС по сравнению с серийным оргстеклом А0-120.
Кроме совместных работ с ФГУП «НИИ Полимеров им. академика
B.А. Каргина» по повышению эксплуатационных характеристик органических стекол за счет их химической модификации во ФГУП «ВИАМ» создана технология улучшения свойств органических стекол за счет их физической модификации - ориентацией, вытяжкой стекол выше температуры размягчения в области высокоэластического состояния.
В табл. 1 показаны деформационно-прочностные свойства стекол при 150 0С, т.е. в температурной области их ориентации, при скорости растяжения, обычно применяемой в данной технологии.
Сшитые стекла, находящиеся при данной температуре в области высокоэластической деформации, обладают более высокой прочностью при меньшем относительном удлинении, значения которого у стекол С0-120С и импортного стекла соответствующего стандартам США и Европы одинаковы, адекватны их равной плотности сшивки, характеризуемой равновесной степенью набухания, и значительно превышают минимальные значения для двухосной ориентации при стандартной степени вытяжки порядка 70 %.
Табл.1. Прочность (о) и относительное удлинение (е) при разрыве серийных и опытных стекол при 150 °С (и = 30 мм/мин)
№ п/п Тип стекла о, МПа 8,%
1 С0-120А 0,8 290
2 С0-120С 1,2-1,4 155-160
Импортное стекло,
3 соответствующее стандартам США и Европы 1,4 160
При одинаковых температурных значениях, характеризующих область перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое и при практически равной способности к деформации в интервале температур 150170 0С, стекло С0-120С сохраняет область высокоэластичности до значений температур порядка 260 °С, т.е. до начала термодеструкции.
---1_I_1_I_|_
¡■о юо х^о гоо 25о
тетаратура, "с,
Рис.1. Термомеханические кривые стекол С0-120А (1)и С0-120С (2)
Как уже отмечалось выше, одним из основных преимуществ сшитых стекол является более высокая устойчивость к образованию микротрещин ("серебростойкость") под действием поверхностных напряжений.
Термомеханические характеристики стекла (рис. 1) типичны для материала, предназначенного для переработки методами ориентации и
формования: четко выраженная область высокоэластического состояния в температурном интервале 150^260 0С.
Однако органическое стекло С0-120С благодаря наличию в структуре редких поперечных связей (сшивки) обладает значительно меньшей способностью к высокоэластическому деформированию по сравнению с органическим стеклом линейного строения С0-120.
Исследования по изучению термомеханических свойств, формоустойчивости и оптических характеристик неориентированного органического стекла С0-120С и ориентированного А0-120С позволили определить оптимальный температурный интервал их формования. Ниже приведена табл. 2, отражающая основные параметры переработки и ориентации новых акрилатных органических стекол частично сшитой структуры.
Табл.2. Теплофизические свойства оргстекол С0-120С и А0-120С
Марка оргстекла Теплостойкость по Вика, ос Температур а начала потерь, ос Температура «горячего» пневмо-вакуум формования, ос Температура «холодного» формования, ОС
С0-120С* 125,5 205 140 110
А0-120С* 8 = 65 % 119,5 140-150 135 105
*3ащищено патентом РФ
Библиографические ссылки:
1. Гудимов М.М., Перов Б.В. Органическое стекло. - М.: Химия, 1981. 127 с.
2. Ю.П. Горелов, Т.Г. Чмыхова, И.А. Шалагинова. Пластические мас-сы.-2009, №12, стр. 20-22
3. Сентюрин Е.Г., Мекалина И.В., Тригуб Т.С., Климова С.Ф. Все материалы. Энциклопедический справочник.- 2012, №2, стр. 2-4
4. ТУ 2216-469-00208947-2006
