Композиция для изготовления фрикционного материала

Известна полимерная КОМПОЗИЦИЯ фрикционного назначения, включающая латекс бутадиеннитрильного синтетического каучука, вулканизирующую группу, фенолоформальдегидную смолу, волокнистый наполнитель, баритовый концентрат, оксид хрома, гидрат окиси кальция, мел и слоистый силикат (вермикулит) 2.Данная композиция при работе в среде масла имеет нестабильный и низкий момент трения. Кроме того, композиция имеет невысокую износостойкость.Известна также полимерная композиция для изготовления фрикционного материала,включающая синтетический бутадиенсодержащий каучук, вулканизирующую группу, фенолоформальдегидную смолу, дисперсные наполнители - баритовый концентрат, оксид хрома, гидроксид кальция, стеарат кальция, углерод и мел слоистый силикат (вермикулит), минеральные и органические (полиарамидные) волокна З.Недостатками известной композиции является низкая стабильность и величина коэффициента трения в условиях жидкостного режима трения, невысокая износостойкость,термомеханическая прочность и формостабильность при работе в масле.Задачей изобретения является улучшение фрикционных характеристик композиции при работе в среде масла (повышение износостойкости, увеличение коэффициента трения и его стабилизация).Поставленная задача решается тем, что композиция для изготовления фрикционного материала, включающая синтетический каучук, вулканизирующую группу, фенолоформальдегидную смолу, дисперсный наполнитель, слоистый силикат, минеральное и органическое волокна, согласно изобретению, в качестве синтетического каучука используют нитрилсодержащий каучук, в качестве дисперсного наполнителя - смесь оксидов и сульфатов металлов, выбранных из группы, включающий барий, титан, цинк, алюминий, медь,железо, магний и кальций, в качестве слоистого силиката - тальк, и в качестве органического волокна - полисульфоновое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.Использование в композиции в качестве синтетического каучука нитрилсодержащего каучука способствует улучшению адгезионного взаимодействия связующего с волокнисть 1 ми и дисперсными наполнителями, так как нитрилсодержащие каучуки способны к химическому взаимодействию как с фенолоформальдегидной смолой, так и с функциональными группами минеральных и полисульфоновых волокон. Кроме того, использование нитрилсодержащих каучуков способствует увеличению маслостойкости, а следовательно,и формостабильности фрикционного материала при работе в среде масла. В результате увеличивается износостойкось и стабильность момента трения материала при фрикционном взаимодействии в маслоохлаждаемых узлах трения.Введение в композицию в качестве дисперсных наполнителей смеси оксидов и сульфидов металлов, выбранных из группы барий, титан, цинк, алюминий, медь, железо, магний,кальций способствует увеличению коэффициента трения и износостойкости фрикционного материала, за счет увеличения адгезионного взаимодействия дисперсных компонентов с бинарным (каучук-полимерным) связующим. Выбранные пределы изменения концентрации дисперсных наполнителей являются экспериментально обоснованными и оптимальными с точки зрения достижения максимальной износостойкости, величины и стабильности коэффициента трения.Использование в композиции в качестве слоистого силиката талька способствует снижению степени загрязнения продуктами износа масла, а также существенно улучшает динамику переходных процессов при включении фрикционных узлов, что является след 2ствием стабилизации момента (коэффициента) трения фрикционно-взаимодействующих в среде масла твердых тел.Использование в КОМПОЗИЦИИ в качестве органических волокон полисульфонового волокна способствуют улучшению фрикционных характеристик материала. Микропористая структура полисульфоновь 1 х волокон способствует существенному снижению вероятности перехода от гидродинамического режима к граничному или сухому режиму трения. Это приводит к повышению износостойкости материала, снижению тепловой нагруженности узла трения и как следствие - к стабилизации коэффициента трения. Повышению износостойкости фрикционного материала способствует также увеличение адгезии между органическим волокном и связующим. Стабилизация момента трения обеспечивается оптимальнь 1 м сочетанием полисульфоновь 1 х волокон и дисперсных наполнителей.Эффект от использования технического решения не является следствием уже известных изобретений и обнаружен самими авторами. Авторам не известно техническое решение, предусматривающее использование бутадиеннитрильного каучука, оксидов и сульфатов металлов, выбранных из группы барий, титан, цинк, алюминий, медь, железо,магний, кальций в сочетании с тальком и полисульфоновым волокном в указанном соотношении. При изучении патентной информации и научно-технической литературы подобные решения не обнаружены. В соответствии с изложенным, заявляемое техническое решение, по мнению авторов, отвечает критерию существенные отличия, а положительный эффект достигается лишь в совокупности отличительных признаков.Технологии изготовления композиции на основе выбранных компонент заключалась в следующем. В высокоскоростной смеситель загружали порошкообразные, включая фенолоформальдегидную смолу, и волокнистые компоненты, и тщательно в течение пяти минут перемешивали. В двухлопастной смеситель периодического действия (ЗЛ-100-02) загружали пластифицированный синтетический каучук (смесь каучука марки БНКС-28 АМН или СКН-26 и ацетон в соотношении 11, ацетон - технологическая среда) и перемешивали две минуты. Затем в процессе перемешивания в каучук порциями добавляли приготовленную в высокоскоростном смесителе смесь сухих компонентов и тщательно перемешивали до получения однородной массы. Смешивание компонентов осуществляли в течение 20 минут. Затем, в процессе дальнейшего перемешивания, в массу малыми порциями добавляли тальк. Такой способ введения слоистого силиката позволяет существенно уменьшить его агрегацию, тем самым - повысить степень дисперсности силикатного компонента. Перемешивание композиции осуществляли в течение 10-15 минут.Полученную массу сушили при температуре (323-343) К до влажности 1,5 . С целью придания полученной массе однородного гранулометрического состава ее дополнительно измельчали в ротационной мельнице. Из полученной однородной пресс-композиции изготавливали стандартные образцы и изделия методом прямого прессования при температуре 45815 К и давлении 54-62 МПа. Время выдержки образца в пресс-форме под давлением задавали исходя из соотношения 1,5 мин на 1 мм толщины изделия. После прессования образцы подвергали термической обработке при температуре 433 К в течение 0,5 часа. Диапазоны температуры прессования и термообработки выбирали ниже температуры плавления полисульфона, что позволило сохранить его волокнистую и пористую структуру.В табл. 1 указаны составы композиций конкретного выполнения.В табл. 2 представлены фрикционные и прочностные характеристики приведенных выше композиций.В качестве прототипа испытан следующий состав, мас. ч. синтетический бутадиеновый каучук (СКБ-50 Р ТУ 38.303-04-08-93) - 100, серная вулканизирующая группа - 6,2,фенолоформальдегидная смола СФ-342 А (ГОСТ 18694-80) - 100, баритовый концентрат -320,технический углерод П 803 - 35, оксид хрома (ГОСТ 2912-79) - 40, гидроксид кальция - 20,мел (ГОСТ 12085-88) - 50, базальтовое волокно (ТУ РБ 02974686 соответствует ГОСТ РСТ УССР 1970-86) - 100, полиарамидное волокно фенилон (ТУ 6-07-35-91) - 60.бутадиен-нитрильный СКН 26 - - - - - - - - - - - 2 Серная вулканизирующая группа 0,4 6,0 5,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 0,4 2,0 2,0 3,0 0,6 3,0 5,0 3 Фенолформальдегидная смолаСФ 342 А(ГОСТ 1869480) 15 25 15 15 15 15 15 15 10 15 15 15 17 24 17 8 4 0,5 11 5 - 10 8 5 833 1 5 Минеральные волокна ровинг7 Дисперсные наполнители смесь оксидов титана, цинка, алюминия,железа, магния, смесь сульфатов бария, меди, кальция (в равных пропорциях)Примечание содержание КОМПОНЕНТ дано В мас.Контрольные сост ЗаявляеМЫЙ состав ПРОТОТИГЪ патент 1 11 111 1/ УКоэффициент стабильности коэффициента трения, 19, 102 Термостойкость, КРазрушающее напряжение при сжатии, МПа (ГОСТ 4651-82)