Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Грудина Наталья Владимировна Пашинская Валентина Антоновна Миронович Леонид Львович Юркевич Олег Романович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Антифрикционная полимерная композиция, содержащая полиамид, полиэтилен и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит фосфогипс и дополнительно содержит неозон А и краску порошковую П-ЭП-534 при следующем соотношении компонентов, мас.полиамид 60,0-77,0 полиэтилен 10,95-14,92 фосфогипс 7,0-15,0 неозон А 0,05-0,08 краска порошковая П-ЭП-534 5,0-10,0. Изобретение относится к композиционным материалам на основе полимеров, используемых для получения покрытий и изделий антифрикционного назначения в различных отраслях машиностроения для изготовления подшипников скольжения, вкладышей, опор,направляющих станков, работающих как со смазкой, так и без смазки. Широкое распространение получили композиции на основе полиамидов и полиолефинов для получения антифрикционных материалов и покрытий на различных субстратах(Полимеры в узлах трения машин и приборов /Под ред. А.В. Чичинадзе. - М. Машиностроение, 1988.- С. 328.) Как правило, такие композиции дополнительно содержат различные функциональные добавки, что удорожает детали и изделия, формируемые на их основе. Известны антифрикционные покрытия, характеризуемые пониженным коэффициентом трения и повышенной износоустойчивостью, получаемые из композиций на основе полиамидов, дополнительно содержащих простые или сложные полиэфиры (Патент США 3781381, Кл. 260-45.75, 1973). 12182 1 2009.08.30 Используемые в таких композициях полиэфиры подлежат модифицированию, что усложняет технологию материала, а получаемые покрытия не обладают достаточной стойкостью к истиранию при повышенных нагрузках. Известна антифрикционная полимерная композиция, состоящая из смеси полиамида,полиэтилена низкого давления и политетрафторэтилена, дополнительно содержащая графитовое волокно, окись алюминия и поливиниловый спирт. Композиция предназначена для изготовления подшипников, вкладышей и опор скольжения, работающих без смазки(А.с. СССР 1558932, МПК 08 77/00. 1990). Изготовление такой композиции трудоемко. Наличие в составе композиции волокна не позволяет получать тонкие покрытия и облицовки. Введение в состав композиции полиэтилена и политетрафторэтилена позволяет улучшить антифрикционные свойства изделий, но приводит к уменьшению их прочности. Из-за малого количества полимерных модификаторов в составе композиции коэффициент трения получаемого материала остается достаточно высоким - 0,15-0,28. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная композиция, содержащая полиамид, полиэтилен, углеродный волокнистый наполнитель, анаэробный герметик и твердую смазку (например, тальк) (Патент России 2114875, МПК 08 5/16,08 77/02, 1998) - прототип. Композиция обладает повышенной теплостойкостью и прочностью при сжатии, а также повышенной нагрузочной способностью при сохранении стабильного значения коэффициента трения и предназначена для изготовления подшипников, вкладышей и опор скольжения, работающих без смазки. Однако, коэффициент трения таких изделий достаточно высок порядка 0,1210,186, а изготовление такой композиции достаточно трудоемко. Следует отметить, что в качестве наполнителя используется достаточно дорогостоящий материал. Задачей изобретения является снижение коэффициента трения формируемых материалов и покрытий при работе как со смазкой, так и без смазки и, как следствие, повышение нагрузочной способности при сохранении стабильного значения коэффициента трения, а также удешевления состава композиции за счет введения дешевого наполнителя. Поставленная задача решается тем, что в известной антифрикционной полимерной композиции, в состав которой входят полиамид, полиэтилен, углеродный волокнистый наполнитель, анаэробный герметик и твердая смазка, в качестве наполнителя используют фосфогипс и дополнительно используют неозон А и краску порошковую П-ЭП-534 при следующем соотношении компонентов (мас. ) полиамид - 60,0-77,0 полиэтилен - 10,9514,92 фосфогипс - 7,0-15,0 неозон А - 0,05-0,08 краска порошковая П-ЭП-534 -5,0-10,0. Выбор краски порошковой П-ЭП-534 в качестве модифицирующего компонента полимерной композиции обусловлен следующим. Краска порошковая эпоксидная П-ЭП-534 (ТУ 6-10-189-83) в состоянии поставки отверждается в диапазоне температур 180-250 С в течение 30-60 минут, что согласуется с температурно-временными параметрами формирования антифрикционных покрытий. Кроме того, покрытия из этой порошковой краски характеризуются наибольшей адгезионной прочностью и обеспечивают стабильную адгезию к субстратам различной природы. Краска порошковая эпоксидная П-ЭП-534 предназначена для защиты магистральных трубопроводов, то есть выпускается крупнотоннажно. Сущность изобретения заключается в следующем. Полимерную композицию готовили на базе порошка полиамида - ПА-6, который был получен способом криогенного измельчения гранулированного полиамида марки 210/310 (ТУ 6-05-988-78). В качестве полимерного модификатора использовали порошкообразный полиэтилен низкого давления -ПЭНД марки 20906-040 (ГОСТ 16338-87). Для обеспечения термоокислительной стабилизации материала в состав композиции вводили неозон А в порошкообразном виде. Наполнителем в композиции, обеспечивающим улучшение антифрикционных свойств, являлся фос 2 12182 1 2009.08.30 фогипс термообработанный марки А (ТУ 113-08-06-02-85). Все материалы были просеяны через сито 0315, то есть использовались фракции с размером частиц менее 315 мкм. Композиционные составы готовили дозированием компонентов по массе и смешением в шаровой мельнице, снабженной фарфоровыми шарами, при скорости вращения барабана 80 об/мин в течение 30 минут. После приготовления композиций составы просушивали при 100 С в течение двух часов. Покрытия получали методом спекания контролируемого слоя композиции, насыпанного по трафарету на металлический субстрат (алюминиевая фольга), в термошкафу при температуре 250 С в течение 25 минут. Образцы для испытаний фрикционных характеристик вырезали из покрытий в виде полос шириной 10 мм и длиной 20 мм, которые приклеивали эпоксидным клеем к алюминиевым секторам, прижимая полосы роликами диаметром 40 мм до полного отверждения клея. Свойства образцов оценивали на машине трения Смц-2 по схеме испытаний вал - частичный вкладыш. Валом служил ролик диаметром 40 мм и шириной 10 мм, изготовленный из стали 45 и закаленный до 45 ед., рабочая поверхность которого была полирована до 0,25-0,27 мкм. Частичным вкладышем являлся сектор с приклеенным образцом, прилегающим к поверхности ролика. Испытания проводили без подвода смазки в зону трения и со смазкой маслом индустриальным марки И-40 и консистентной смазкой марки Литол-24. Скорость вращения ролика выдерживали постоянной - 240 об/мин, что соответствует линейной скорости трения - 0,5 м/с. Испытаниям предшествовала приработка образцов при начальной нагрузке 10 кг в течение 20-30 мин (до стабилизации момента и температуры в зоне трения). После приработки нагрузка на сектор увеличивалась на 10 кг через каждые 15 мин вплоть до достижения в зоне трения температуры 120 С, величина которой была принята в качестве критерия для оценки нагрузочной способности испытываемого материала. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 (прототип) Порошкообразные компоненты полимерной композиции ПА-6, ПЭНД, волокнистый углеродный наполнитель, анаэробный герметик и твердую смазку (например, тальк) в количествах, указанных в табл. 1, смешивали в шаровой мельнице в течение 30 минут. После сушки состав насыпали по трафарету на обезжиренную поверхность алюминиевой фольги и помещали в печь при температуре 250 С на 25 минут. После охлаждения покрытия на воздухе, из него вырезали полосы размером 1020 мм, которые приклеивали эпоксидным клеем к алюминиевым секторам, прижимая роликом диаметром 40 мм для облегчения последующей приработки образцов. Фрикционные испытания образцов проводили по описанной выше методике. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Таблица 1 Составы полимерных композиций Содержание компонентов состава (мас. ) в примерах Компоненты состава 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ПА-6 65,8 65,0 60,0 62,0 63,0 68,0 70,0 77,0 80,0 ПЭНД 8,0 14,93 14,93 10,95 10,95 14,92 12,94 10,95 11,95 Неозон А 0,07 0,07 0,05 0,05 0,08 0,06 0,05 0,05 П-ЭП-534 10,0 9,0 8,0 6,0 7,0 9,0 5,0 3,0 Фосфогипс 10,0 16,0 19,0 20,0 10,0 8,0 7,0 5,0 Углеродный наполнитель 23,9 Анаэробный герметик 0,3 Твердая смазка 2,0 12182 1 2009.08.30 Примеры 2-9 Порошкообразные ПА-6, ПЭНД. неозон А, краску порошковую эпоксидную П-ЭП-534 и фосфогипс в количествах, указанных в табл. 1, смешивали в шаровой мельнице в течение 30 минут. После сушки составы насыпали по трафарету на обезжиренную поверхность алюминиевой фольги и помещали в печь при температуре 250 С на 25 минут. После охлаждения покрытий на воздухе из них вырезали полосы размером 1020 мм, которые приклеивали эпоксидным клеем к алюминиевым секторам, прижимая роликами диаметром 40 мм. Приработку образцов и испытания проводили по методикам, описанным выше. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Анализ приведенных в табл. 2 данных показывает следующее. Замена в известной полимерной композиции компонента - анаэробного герметика краской порошковой П-ЭП-534 - благоприятно сказывается на антифрикционных свойствах формируемых покрытий. Во-первых, коэффициент трения при испытаниях покрытий без внешнего подвода смазки уменьшается от трех до шести раз. Во-вторых, покрытия показывают хорошую работоспособность при трении с различными смазками. В-третьих, введение в состав краски порошковой эпоксидной П-ЭП-534 позволяет увеличить в два раза содержание наполнителя - фосфогипса, что существенно удешевляет полимерную композицию. Наблюдаемые закономерности, очевидно, связаны с эффектом структурирования полимерных компонентов эпоксидным компаундом в процессе переработки композиций,что приводит к уплотнению, упрочнению и повышению термической устойчивости формируемого материала. Кроме того, эпоксидный компаунд придает полярность композиционному материалу, что улучшает смачивание поверхностей маслами, которые образуют на поверхностях трения тонкие прочные граничные пленки смазок. Оценивая нагрузочную способность образцов покрытий, полученных из композиционных составов, можно отметить, что наилучшие результаты показали составы 6 и 7. Однако для практического использования можно рекомендовать все составы, кроме состава 9, в котором содержится минимальное количество полимерных компонентов. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о следующих преимуществах заявляемой антифрикционной полимерной композиции перед прототипом состав в качестве модифицирующего компонента содержит краску порошковую эпоксидную П-ЭП-534, что позволяет получать материал с низкими значениями коэффициентов трения при работе как без смазки, так и со смазкой различными маслами введение краски порошковой эпоксидной П-ЭП-534 позволяет увеличить количество вводимого наполнителя - фосфогипса, что существенно удешевляет состав. Разработанную композицию можно перерабатывать в изделия методами литья под давлением, литьевого прессования, а также использовать для нанесения антифрикционных покрытий по технологии, принятой для полиамидов методом окунания в псевдоожиженный слой, холодным прессованием с последующим спеканием и т.д. Таблица 2 Свойства антифрикционных покрытий, полученных из составов в соответствии с примерами 1-9. Условия испытаКоэффициент трения при нагрузках (МПа)примера ния 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 0,186 0,121 0,115 0,097 0,1 0,084 0,084 без смазки И-40 1 литол-24 0,075 0,043 0,027 0,027 0,04 0,033 без смазки И-40 2 0,005 0,043 0,009 0,02 0,035 0,027 литол-24 0,025 0,043 0,027 0,047 0,04 0,027 0,03 0,072 0,056 0,042 0,03 0,035 без смазки И-40 3 0,008 0,009 0,01 0,028 0,02 0,02 литол-24 0,028 0,03 0,028 0,045 0,02 0,018 0,03 4 Продолжение таблицы 2 Коэффициент трения при нагрузках (МПа) 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 0,065 0,056 0,027 0,025 0,035 0,035 0,033 0,012 0,02 0,019 0,022 0,015 0,02 0,034 0,035 0,0165 0,0175 0,034 0,03 0,041 0,032 0,025 0,02 0,035 0,023 0,027 0,015 0,01 0,017 0,013 0,033 0,012 0,025 0,02 0,01 0,02 0,014 0,018 0,025 0,043 0,027 0,02 0,015 0,023 0,04 0,013 0,007 0,009 0,007 0,015 0,03 0,036 0,005 0,004 0,005 0,004 0,005 0,01 0,01 0,04 0,025 0,1 0,08 0,07 0,05 0,05 0,025 0,025 0,043 0,064 0,053 0,045 0,039 0,025 0,02 0,043 0,073 0,06 0,045 0,031 0,056 0,055 0,11 0,08 0,09 0,04 0,039 0,045 0,052 0,051 0,056 0,034 0,037 0,045 0,075 0,04 0,047 0,045 0,082 0,072 0,12 0,085 0,095 0,051 0,048 0,048 0,056 0,054 0,043 0,039 0,05 0,08 0,042 0,049 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: C08J 5/16, C08L 77/00

Метки: антифрикционная, полимерная, композиция

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-12182-antifrikcionnaya-polimernaya-kompoziciya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Антифрикционная полимерная композиция</a>

Похожие патенты