Приготовление связующих

Перед употреблением все компоненты связующего должны пройти входной контроль на соответствие паспортным данным.

Связующие готовят партиями. За партию принимают количество связующего, изготовленного при одной загрузке реактора.

Кроме основного компонента – смолы, в связующее в зависимости от его назначения и физико-химических свойств вводят отвердители, катализаторы, ускорители, пластификаторы и пигменты. Чтобы придать связующему необходимую технологическую вязкость, вводят растворители. Обычно для пропитки армирующих материалов связующими на основе эпоксидных смол и их смесей с другими смолами применяют растворы 50%-ной концентрации.

Перед смешиванием компонентов связующих необходимо  подготовить некоторые из них. Анилинофенолформальдегидную смолу СФ-341А в целях ускорения растворения подвергают измельчению на дробилке так, чтобы диаметр кусков не превышал 0,5 см. Смолы ЭН-6 и УП-631У охлаждают до температуры 5…10°С для улучшения условий отбора необходимого материала. Остальные компоненты какой-либо подготовки не требуют.

Связующие в производственных условиях готовят в эмалированном (или из нержавеющей стали) реакторе емкостью 20…50 л с мешалкой, работающей со скоростью 60…80 об/мин, с люком для загрузки и нижним сливным краном. До и после приготовления связующего аппарат промывают ацетоном.

В реактор при работающей мешалке заливают расчетное количество растворителя и загружают все остальные компоненты в произвольном порядке. Смесь компонентов тщательно перемешивают в течение 1 - 3 часов до получения гомогенного раствора. Приготовление связующего проводят при температуре 18…25°С и относительной влажности воздуха не более 75%. Приготовленное связующее сливают через фильтр в чистую, тщательно высушенную металлическую тару с герметической крышкой и снабжают ярлыком.

Для качественной пропитки армирующего материала и равномерного распределения связующего в КМ последнее должно иметь определенные технологические параметры, которые контролируются перед  совмещением компонентов. 

 

Контроль и определение технологических параметров

Связующего

Контроль связующего проводят для каждой партии по окончании приготовления, а также после хранения ранее приготовленного связующего перед пропиткой армирующего материала. Основными технологическими параметрами, которые необходимы для расчета режимов пропитки, являются концентрация раствора, его плотность, вязкость, поверхностное натяжение и угол смачивания.

Концентрацию раствора связующего определяют по результатам измерений плотности и температуры. Плотность определяют ареометром с точностью до 0,001 г/см³ , температуру – термометром с точностью до 0,5°С.

Для определения плотности раствор связующего наливают в мерный цилиндр и осторожно опускают в него ареометр так, чтобы его нижний край на 1,5…2 см не доставал до дна цилиндра, и проводят замер плотности.

     Зная плотность связующего, можно определить его концентрацию по табл. 3.6, а для связующего 5-211Б – по номограмме рис. 3.1.

 

 

Рис. 3.1. Номограмма для связующего 5-211 Б

 

     Для получения требуемой концентрации раствора (табл. 3.6) пользуются так называемым правилом «креста». Если построить «крест», то заданную концентрацию раствора необходимо записать в месте пересечения двух линий.

 

                                                                              Таблица 3.6

Плотность и концентрация 50%-ного раствора связующего

 

Марка связующего	Плотность связующего при температуре 20°С, г/см3	Концентрация связующего при температуре 20°С, %
5-211Б	0,92-0,99	45-54
5-211БН	1,001-1,021	48-52
ЭНФБ	0,977-1,030	48-55
ЭНФБ-М	0,977-1,030	48-55
ЭНУП	0,998-1,040	45-52

         

Исходные концентрации двух смешиваемых растворов (для растворителя концентрация равна нулю), которые получены в результате измерений, записывают друг под другом у пересекающихся линий слева; затем эти концентрации вычитают из заданной, написанной в центре, полученные значения  (по модулю) записывают по диагонали справа. Эти числа указывают, сколько частей (по массе) имеющегося раствора следует взять, чтобы получить раствор заданной концентрации.

     Пример. Имеется 60%-ный раствор А и 48%-ный раствор Б. Требуется изготовить n кг 50%-ного раствора С для пропитки.

     Согласно правилу «креста» имеем

                  60%            2 мас.ч. 60%-ного раствора А

 50

        48%            10 мас.ч. 48%-ного раствора Б

Для получения n кг 50%-ного раствора С необходимо взять раствора А=2n/12 кг и раствора Б=10n/12 кг.

При регулировании концентрации раствора связующего с помощью растворителя концентрацию последнего принимают равной нулю.

Вязкость раствора связующего определяют методом падающего шарика. Для этого в мерный цилиндр наливают раствор связующего и замеряют высоту столба жидкости. Шарик подносят к поверхности раствора, бросают и замеряют время его падения. При падении шарика в растворе связующего движущая сила

              ,                                     (3.4)

где r_ш – радиус шарика, м; r_ш, r_с – плотность материала шарика и связующего, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Силу сопротивления движению при падении шарика с постоянной скоростью можно определить по формуле Стокса

                                  ,                                  (3.5)

где n - скорость падения шарика, м/с;

m - вязкость раствора, Па×с.

При установившемся движении F_d =F_c, тогда из (3.4) и (3.5) можно определить вязкость связующего                          

                                            (3.6)

     Выражение (3.6) позволяет найти вязкость связующего с точностью, достаточной для технологических расчетов.

     Поверхностное натяжение связующего определяют методом взвешивания капли. В основе метода лежит положение, согласно которому масса капли m_к, отрывающейся под действием силы тяжести от кончика вертикальной трубки, пропорциональна поверхностному натяжению жидкости на границе с воздухом. При этом сила тяжести уравновешивается силой поверхностного натяжения, действующей по окружности капли вертикально:

                                                       m_kg=2pr_ka,                                         (3.7)    

где m_к – масса капли, кг; g – ускорение свободного падения,  м/с²; r_к – радиус капиллярной трубки, м; a - поверхностное натяжение исследуемого раствора, Н/м.

     Разрешив выражение (3.7) относительно a, получим

                                                                                        (3.8)

     Расчет поверхностного натяжения проводят, измерив массу капли по формуле (3.8) с помощью  сталагмометра – прибора (рис. 3.2), заполненного исследуемым раствором и обеспечивающего свободное падение капель под действием силы собственного веса в результате превышения ею сил поверхностного натяжения в момент отрыва капли.