Антифрикционный материал

(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Кудин Сергей Владимирович Злотников Игорь Иванович Кушнеров Денис Николаевич Соловей Николай Федорович (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Антифрикционный материал, содержащий измельченную древесину, полимерное связующее, модификатор полимерного связующего и смазку, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего содержит смесь полипропилена и полиэтилена, в качестве модификатора полимерного связующего - хлорпарафин, а в качестве смазки - минеральное масло при следующем соотнощении компонентов, мас.Изобретение относится к антифрикционным древеснополимерным материалам и может использоваться в мащиностроении для изготовления крупногабаритных подшипниковых и скользящих элементов мало- и средненагруженных узлов трения, работающих при органической смазке.Известен антифрикционный материал, включающий (мас. ) прессованную древесину (72-80), кремнийорганическую жидкость (12-15), минеральное масло (6-9), полиизобутилен (1-3) и графит (1-2) 1. Недостатком материала является сложность его переработки и высокая горючесть.Известен также состав для получения антифрикционного материала на основе древесины, включающий (мас. ) минеральное масло (20-80), полиэтилен низкого давления(О,5-5) И гудронь 1 растительных масел И технических жиров (15,0-79,5) 2. Получаемые путем пропитки указанным составом древесины антифрикционные материалы обладают повышенной горючестью и невысокими антифрикционными свойствами.Кроме того, известна древесная прессовочная масса, используемая для изготовления деталей антифрикционного назначения, содержащая (мас. ) измельченную древесину(48,0-87,0), фенолоформальдегидное связующее (10,0-40,0), атактический полипропилен с молекулярной массой 15000-35000 (2,0-10,0) и краситель (1,0-2,0) 3. Недостатком материала являются низкие антифрикционные и прочностные свойства.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционный материал, содержащий (мас. ) измельченную древесину (60,0-73,0),полимерное связующее - пентапласт (20,5-27,0), модификатор полимерного связующего е-капролактам (6,0-12,0) и кремнийорганическую жидкость, выполняющую роль смазки(О,О 5-1,О) 4. Недостатком данного материала является невысокая механическая прочность, особенно в условиях ударных нагрузок, высокая плотность, что затрудняет изготовление крупногабаритных деталей, а также высокие горючесть и водопоглощение. Кроме того, к недостаткам материала следует отнести очень низкую производительность изготовления из него антифрикционных деталей, что связано с необходимостью нагрева детали в прессформе от 60-70 С до 150-170 С с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением до температуры 120-130 С.Задачей изобретения является повышение механической прочности и снижение водопоглощения.Поставленная задача решается тем, что антифрикционный материал, содержащий измельченную древесину, полимерное связующее, модификатор полимерного связующего и смазку, в качестве полимерного связующего содержит смесь полипропилена и полиэтилена, в качестве модификатора полимерного связующего хлорпарафин, а в качестве смазки минеральное масло при следующем соотношении компонентов, мас.Сущность изобретения заключается в следующем. Бинарное связующее полиэтилен полипропилен обеспечивает взаимную нейтрализацию процессов усадки полимеров и вязкоупругую деформацию древесины. Кроме того, введение полиэтилена в полипропилен повышает ударную вязкость последнего и снижает коэффициент трения. Содержание полиэтилена в композиции менее 10 мас. приводит к повышению коэффициента трения и снижению ударной вязкости, а содержание более 20 мас. уменьшает механическую прочность и теплостойкость. При содержании полипропилена менее 13 мас. снижается механическая прочность композиции, а содержание более 56 мас. снижает теплостойкость.Измельченная древесина является стандартным наполнителем древеснополимерных материалов. При содержании древесины менее 30 мас. уменьшается теплостойкость композиции и возрастает ее стоимость. Содержание древесины более 60 мас. приводит к резкому снижению ударной вязкости.Хлорпарафин выполняет роль антипирена, пластификатора полимерного связующего и смазки. Снижение содержания хлорпарафина менее 3 мас. приводит к повышению горючести и увеличению коэффициента трения, а содержание более 5 мас. не приводит к дополнительному положительному эффекту.Минеральное масло играет роль смазки, пластификатора полимерного связующего и гидрофобизатора древесины. При содержании масла в композиции менее 1 мас. увеличиваются коэффициент трения и водопоглощение, а введение в композицию масла более 2 мас. снижает механическую прочность.Композицию готовят следующим образом. В лопастной смеситель загружают измельченную древесину и жидкие Компоненты (хлорпарафин и минеральное масло) и перемешивают до полного впитывания древесиной жидких компонентов. Затем загружают смесь полиэтилена и полипропилена (в виде порошков или гранул) и перемешивают до равномерного распределения компонентов в объеме композиции. Полученную смесь гомогенизируют путем экструзии в червячном экструдере при температуре по зонам 1 - 140 С, 11 160 С, 111 - 180 С, П/ - 190 С с последующей грануляцией. Из полученных гранул методом экструзии изготавливают изделия необходимого профиля или образцы для испытаний.Составы антифрикционного материала конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные свойства предлагаемого материала и материала по прототипу приведены в табл. 2.Как следует из представленных данных, предлагаемый материал обладает более вь 1 сокими показателями, чем прототип. Так, плотность предлагаемого материала на 20-37 ниже, чем у известного, ЧТО значительно расширяет возможности использования предлагаемого материала для изготовления крупногабаритных изделий. Разрушающее напряжение при сжатии у обоих материалов находится на одном уровне. Разрушающее напряжение при растяжении у предлагаемого материала на 27-72 выше, чем у прототипа, а разрушающее напряжение при изгибе у предлагаемого материала соответственно выше на 18-40 . Теплостойкость по Вика у обоих материалов одинакова. Коэффициент трения предлагаемого материала характеризуется большей стабильностью. Ударная вязкость материала по изобретению в 1,5-3,3 раза выше, чем у прототипа. Водопоглощение разработанного материала в 1,5-3,3 раза ниже, чем у известного. Кроме того, предлагаемый материал обладает меньшей горючестью из-за наличия в его составе антипирена - хлорпарафина. Производительность изготовления изделий из разработанного материала значительно выше, так как материал перерабатывают в изделие непрерывной экструзией, а не прессованием, как материал по прототипу.Контрольные примеры 1 и ЧП показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов в композиции приводит к ухудшению всех показателей материала. Контрольный пример /1 П показывает, что замена смеси полиэтилена с полипропиленом в материале на один полиэтилен приводит к резкому снижению механической прочности, а контрольный пример 1 Х показывает, что замена смеси полимеров на чистый полипропилен приводит к значительному снижению ударной вязкости и повышению коэффициента трения. Контрольный пример Х показывает, что замена в композиции хлорпарафина на обычный парафин приводит к увеличению коэффициента трения и снижению ударной вязкости.Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, при растяжении по ГОСТ 11262-80, при изгибе по ГОСТ 4648-71 на разрывной машине ЦД-10. Теплостойкость по Вика определяли по ГОСТ 15065-89. Ударную вязкость определяли на маятниковом копре КМ-0,5 по ГОСТ 4647-80. Водопоглощение определяли по увеличению массы образцов после их выдержки в дистиллированной воде. Коэффициент трения определяли на машине трения СМТ-1 по схеме вал-частичный вкладыш при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 2,5 МПа. Вкладыш изготавливали из исследуемого материала. В качестве вала использовали ролик из стали 45, диаметром 40 мм с исходной шероховатостьюКа 5 0,32 мкм. Плотность определяли методом обмера образцов и взвешивания.оо оо то то 3-3 о г д в ыаооцоцощ от то от 3 оо о-тт йдм отыскав задат ото ото то ото ооо чоооо вазон Еощцдеетом о кто оо зам омщазсцдд Н от от от от от от ыт Ечоч ест ад от а Е Е ты т ом дщкыа ад од о то од и оЕ от оЕоЭ Башка ад юП одщойтцдющ ооЕоцмющ ооЭ ото ооо ото ооо ото ото ооттоыЕ Е отведт и а Е щ бою .ч щюнооо щдотцщтют ддноноцдтчоттдот о аеюоюдооци Аююфттюм НООЬ тщщоцщюц оцоммдщ ЩЗОПьдттюм НООЬ тщщоцщюц оцощоодщ ЩЗОПштЩЮНООО БНЩФ КПЩКЮЮ д НЩНЩФЩОПОЩ ыонтвы пдпнцшьп сыощщснпинданнщп 12.330 ы юпдцююн