Антифрикционная полимерная композиция

Авторы патента:

C08L77 - Композиции полиамидов, получаемых реакциями образования карбоксамидной связи в основной цепи (полигидразидов C08L 79/06; полиамидоимидов или полиамидокислот C08L 79/08); композиции их производных

C08K3C08K3 -

C08K3/30 - серо-, селен- или теллурсодержащие соединения

C08K3/22 - металлов

C08K3/04 - углерод

C08J5/16 - изготовление изделий или материалов с низким коэффициентом трения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3829345/23-05 (22) 25.12.84

;(46) 07.06.86. Бюл. 21 (72) В.Д. Белогорский, В.Г. Гордон, . Е.А. Корнюхин и Л.Л. Сусова (53) 678 ° 675(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 197157, кл. С 08 Ь 77/00, 1964.

Авторское свидетельство СССР

В 1058273, кл. С 08 L 77/10, 1982. (54) (57) АНТИФРИКЦИОННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ

КОМПОЗИЦИЯ, включающая полиамид, по.Я0„„235880 А1 (у) 4 С 08 J 5/16, С 08 ? 77/00, С 08 К 3/00 (С 08 К 3/00, 3:04, литетрафторэтилен, графит и двусернистый молибден, отличающаяся тем, что, с целью повышения предельно допустимых нагрузок, износостойкости и снижения коэффициента трения, композиция дополнительно содержит окись иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Графит 10-24

Двусернистый молибден 8-10

Политетрафторэтилен 1 "3

Окись иттрия 1-3

Полиамщ

Остальное

I 12358

Изобретение относится к антифрикционным полимерным композиционным материалам и может быть использовано для изготовления элементов трения различных машин и механизмов, причем изделия из этих материалов применяют в машиностроении, химической промышленности, насосостроении и других областях, преимущественно в компрессорной технике. 1О

Цель изобретения вЂ” повышение предельно допустимых нагрузок износостойкости и снижение коэффициента трения полимерной композиции.

Пример 1, В смесительную машину с Е-образными лопастями реверсивного типа дозируют порошки:

1,0 кг (10 мас.%) графита марки МГ с размером частиц 500-90 мкмвЂ”

50 мас.% и 90-3 мкм вЂ” 50 мас.%, !О

0,8 кг (8 мас.%) дисульфида молибдена с размером частиц 7 мкм и менее, О, 1 кг {1 мас.%) ПТФЭ (фторопласт-4) предварительно дважды пропущенного через дисковую мельницу, 8,0 кг д (80 мас.%) фенилона С-2 (ароматический полиамид) и 0,1 кг {1 мас.%)

Окиси иттрия а

Указанные компоненты перемешивают в течение 30 мин. Из приготовленной пресс-массы на гидравлическом прессе прессуют заготовки диаметром 80 мм и высотой 130 мм в обогреваемых . пресс-формах. Нагревают пресс-массу под давлением 350 кгс/см до 340 С и выдерживают при этой температуре

35 и давлении 3 ч.

По технологии, описанной в примере 1, изготавливают смеси различных составов (примеры 2-6). Составы смесей, изготовленных по примерам 1-6, 40 представлены в табл. 1.

Скорости изнашивания, коэффициенты трения и предельно допустимые нагрузки предлагаемых и известных материалов определяют на машине трения МИ-1М по схеме вал-вкладыш при скорости скольжения 0.,5 м/с по контрпаре из стали 4х13 с чистотой обработки поверхности 0,16 и твердостью

HRC 48 в двух средах: в сухом азоте при удельной нагрузке 10 и 20 МПа; на воздухе с нормальной влажностью при удельной нагрузке 10 и 20 МПа„

Сравнительные физико-механические

55 и антифрикционные свойства предлагаемого и известных материалов представлены в табл.2.

80 антифрикционных композиционных материалах каждая фаза несет вполне определенную функциональную нагрузку.

Так, введение, например, графита в ароматический полиамид снижает коэффициент трения и способствует созданию на. контртеле стойкой смазочной пленки.

При содержании его менее 10 мас.% ухудшается смазывающая способность композиции при трении в газах с нормальной влажностью, а при содержании более 24 мас.% снижаются физико-механические характеристики.

Введение дисульфида молибдена обеспечивает работоспособность материала при работе в осушенных газах и в вакууме и не ухудшает ее при работе в газах с нормальной влажностью. Содержание двусернистого молибдена от 8 до 10 мас.% в композиции наиболее полно обеспечивает ее работоспособность при трении в среде осушенных газов и в вакууме. Высокая адгезия двусернистого молибдена и графита. способствует образованию в процессе трения смазочной пленки, которая и обеспечивает удовлетворительную работоспособность материала без смазки в среде осушенных газов и в вакууме. Наличие в композиции двусернистого молибдена менее 8 мас,% недостаточно для образования смазочнои плеваки, а при содержании его более 10 мас.% коэффициент трения в газах с нормальной влажностью повышается., Введение добавки окиси иттрия вследствие ее относительно высокой твердости (5,5 по минералогической шкале) .обеспечивает высокую износостойкость антифрикционной полимерной композиции. Гетерогенная структура композиции, представляющая собой пластичную матрицу с равномерно распределенными в ней включениями твердой фазы окиси иттрия, выступающими над трущейся поверхностью и несущими нагрузку, обеспечивает ей высокую работоспособностьа

Кроме того, введение окиси иттрия в композицию резко увеличивает ее прочностные свойства. При введении в композицию окиси иттрия менее

1 мас.% увеличивается площадь соприкосновения контртела с более пластичной матрицей, что приводит к ее повышенному износу, а содержание

Таблица

Состав композиции, мас.Х, по примеру

2 3 4 ) Ингредиенты композиции

1 Ь 6

Графит ИГ

Дисульфид молибдена

Фторопласт-4

0 5

Фенилон С-2

0,5

Окись иттрия

3 12 окиси иттрия более 3 мас.X вызывает нежелательный износ контртела вследствие ее абразивного действия.

ПТФЭ, обладающий в чистом виде низким коэффициентом трения, необхо". дим для улучшения смазочной способности композиции. Наличие ПТФЭ, являющегося смесью твердых кристаллитов с аморфными участками, находящимися в высокоэластичном состоянии, способствует созданию благоприятных

8 9

1 2

80 70

1 2

35880 Д условий для распределения твердой составляющей окиси иттрия, несущей нагрузку. При содержании в композиции ПТФЭ менее 1 мас.X ухудшается смазочная способность, а при введении более 3 мас.X,âñëåäñòâèå его очень низкой теплопроводности в мес. тах контакта при трении возникает локальный перегрев, приводящий к

10 резкому возрастанию коэффициента трения H cKopoctH изнашивания.

123 ">880

1 -1 I

С 4 1

1 I

Х I

II I

И I

Ф х ж и о р

Ц о о х ж

>Я х о

Сс>