Состав для нанесения антифрикционных покрытий



 

Использование: антифрикционные покрытия на поверхности трения, эксплуатирующиеся при высокой температуре. Сущность изобретения: состав для нанесения антифрикционных покрытий содержит полиэфирную смолу на основе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и глицерина при их молярном соотношении (0,45 - 0,55) : (0,55 - 0,45) : (0,60 - 0,70) с кислотным числом 150 - 270 мг КОН/г 10 - 25 мас.%, коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь 2 - 20 мас.% и органический растворитель остальное 8 табл.

Изобретение относится к химическим составам на основе полимеров, предназначенным для нанесения антифрикционных покрытий на поверхности трения, эксплуатирующиеся при температурах до 280оС и может быть использовано в дизельных двигателях для трения "поршень" - гильза", а также для других аналогичных целей.

Для уменьшения трения и износа поршня и гильзы цилиндра двигателей внутреннего сгорания рекомендовано применение различных видов твердых самосмазывающихся покрытий значительно повышающих эффективность традиционных смазочных материалов - масел и консистентных смазок. Так, известно покрытие ряда пар трения в автомобилях типа "Моликот" (ФРГ), представляющее собой дисперсию дисульфида молибдена в растворах органических смол в специальных растворителях [1].

Известен состав антифрикционного покрытия для деталей из алюминиевых сплавов, представляющий собой смесь эпоксиднодиановой смолы ЭД-5 3-25% с дисульфидом молибдена 50-80% и медным порошком 0-30% [2].

Однако известный состав из-за высокой вязкости не может быть нанесен методом напыления. Кроме этого, образующееся антифрикционное покрытие обладает повышенной хрупкостью как при отрицательных, так и в области положительных температур (вплоть до 210оС), что препятствует его использованию в условиях повышенных температур и ударных нагрузок. Помимо хрупкости, известный состав характеризуется невысокой адгезией к алюминиевым сплавам, а его отверждение требует специальных катализаторов, как правило, аминного типа, являющихся токсичными соединениями.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности, а также и области использования является состав для нанесения твердосмазочных покрытий, включающий органическое связующее (бакелитовый лак, представляющий раствор фенолформальдегидной смолы в этаноле) 35-40%, антифрикционные наполнители: коллоидный графит 8-10% и дисульфид молибдена 20-22%, и растворитель - этанол остальное до 100% [3].

Известный состав наносят на обрабатываемые поверхности напылением из пульверизатора с образованием антифрик- ционного слоя толщиной 15-20 мкм с последующим удалением растворителя из полученного слоя и отверждением фенолформальдегидного связующего в проходной печи.

По сравнению с составом для покрытий из дисульфида молибдена и меди на эпоксидной смоле, известный состав имеет невысокую токсичность и позволяет получать менее хрупкие покрытия, обладающие лучшей адгезией к алюминиевой подложке. Однако и данный состав довольно хрупок, причем даже в условиях эксплуатации при температуре 180-210оС, что обусловлено высокой густотой пространственной сетки отвержденной фенолформальдегидной смолы. Кроме того, отсутствие химического взаимодействия с алюминиевой подложкой препятствует существенному повышению уровня адгезионной связи между покрытием и подложкой. И, наконец, фенолформальдегидное связующее имеет довольно низкую устойчивость к термоокислительной деструкции (температура начала интенсивного разложения в условиях постоянного нагрева при скорости нагрева 5оС/мин в атмосфере воздуха находится на уровне 250-280оС), что сокращает долговечность покрытий и срок службы поршня в целом.

Целью изобретения является повышение эластичности антифрикционного покрытия, его устойчивости к термо- окислительной деструкции, а также увеличение адгезии к алюминиевым поверхностям.

Поставленная цель достигается тем, что состав для нанесения антифрикционного покрытия, включающий коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь, связующее и органический растворитель, в качестве связующего содержит полиэфир - ную смолу на основе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и глицерина при их мольном соотношении (0,45-0,55):(0,55-0,45):(0,60-0,70) с кислотным числом 150-270 мгКОН/г при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: Полиэфирная смола на основе фталевого ангидрида, адипино- вой кислоты и глице- рина, при их мольном соотношении (0,45-0,55):(0,55- -0,45): (0,60-0,70) с кислотным числом 150-270 мгКОН/г 10-25 Коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь 2-20 Органический раст- воритель Остальное В качестве растворителя может быть использован широкий круг органических соединений, растворяющих полиэфирную смолу заявляемого состава: ацетон, этилацетат, этилцеллозольв, 1,3-диоксолан, их смеси, а также номерные смесевые растворители такие, как ацетон, этилацетат или 1,3-диоксолан.

Состав заявляемого полимерного связующего, относящегося к классу гетероцепных полимеров, подобран экспери- ментальным путем и отличается наиболее оптимальным сочетанием физико-механических и адгезионных свойств в широком диапазоне температур, а также высокой устойчивостью к термоокислительной деструкции.

При соотношении между фталевым ангидридом (ФА) и адипиновой кислотой (АК) менее 0,45: 0,55 моль/моль получаемое антифрикционное покрытие имеет недостаточно высокие физико-механические характеристики и невысокий уровень адгезии к алюминиевым сплавам, находящийся в пределах, достигаемых при использовании состава-прототипа. Кроме того, при уменьшении доли фталевого ангидрида при синтезе смолы антифрикционное покрытие начинает частично набухать в дизельном топливе. При соотношении между кислотными реагентами (ФА и АК) более 0,55:0,45 моль/моль возрастает хрупкость получаемого антифрикционного покрытия при температурах ниже 50оС, а также уменьшается его устойчивость к термоокислительной деструкции. Мольное соотношение между кислотными реагентами и глицерином (ГЦ) должно быть близко к стехиометрическому (1 моль сумма ФА и АК на 0,67 моль ГЦ), его изменение в ту или иную сторону приводит либо к повышению хрупкости покрытия, либо к ухудшению его адгезии к металлической подложке за счет недоотверждения.

Интервал кислотных чисел (КЧ) полиэфирной смолы обусловлен тем, что при КЧ менее 150 мгКОН/г смола частично сшивается, образуя пространственную структуру, в результате чего становится нерастворимой в органических растворителях, а при КЧ более 270 мгКОН/г существенно увеличивается продолжительность отверждения антифрикционного состава на поверхности покрываемой детали.

Полиэфирную смолу получают путем поликонденсации в массе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты с глицерином, взятых в заявляемом соотношении при температуре 170-200оС в течение 2-4 ч до получения кислотного числа 150-270 мгКОН/г. Затем получают смолу растворяют в соответствующем растворителе. Предлагаемое соотношение между растворителем и другими компонентами состава обеспечивают возможность регулировки толщины образующихся покрытий от 5 до 25 мкм.

Заявляемый состав дает возможность регулировать толщину образующихся покрытий от 5 до 25 мкм.

Заявляемый состав придает антифрикционному покрытию повышенную адгезию к алюминиевым подложкам, большую термостойкость и эластичность и аналогично известному [3] составу обеспечивает самосмазывание трущихся поверхностей. Повышение уровня адгезии по сравнению с известным составом [3] обусловлено установлением химической связи - солеобразованием - между алюминием и частью карбоксильных групп полиэфирной смолы, приводящим только к когезионному разрушению покрытия.

Перед нанесением заявляемого состава поверхность покрываемых поршней обезжиривают щелочным раствором, промывают водой и сушат. Состав готовят путем растворения полиэфирной смолы в соответствующем растворителе с последующим диспергированием в полученном растворе антифрикционных наполнителей. Нанесение состава проводят путем его напыления из пульверизатора. Затем поршни с покрытой боковой поверхностью для удаления растворителя, отверждения полиэфирной смолы и ее взаимодействия с материалом подложки подвергают термообработке при 180-250оС в течение 0,5-1,5 ч.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. На алюминиевую фольгу, подготовленную аналогично описанному выше, распылением наносят известные и в нескольких вариантах заявляемый состав (рецептура приведена в табл. 1). Нанесенные покрытия термообрабатывают при 200оС в течение 1 ч, после чего полученные антифрикционные слои отделяют от алюминиевой подложки и исследуют их устойчивость к термоокислительной деструкции термогравиметрическим методом на дериватографе марки "С" фирмы МОМ (Венгрия) при скорости нагрева 5оС/мин в атмосфере воздуха. Мерой устойчивости к термоокислительной деструкции служит температура начала интенсивного разложения полимера (Тнир). Результаты представлены в табл. 2.

Из табл. 1 и 2 видно, что заявляемый состав, взятый в различных вариантах, по сравнению с известными составами аналогичного назначения обладает большей устойчивостью к термоокислительной деструкции: по сравнению с прототипом Тнир, возрастает на 38-52оС, что эквивалентно увеличению долговечности антифрикционных покрытий, эксплуатирующихся в температурном интервале 180-220оС, в несколько раз.

П р и м е р 2. В табл. 3 показано влияние кислотного числа полиэфирной смолы, полученной при мольном соотношении АК:ФА:ГЦ = 0,5:0,5:0,65, на продолжительность отверждения на алюминиевой подложке состава, содержащего 15 мас.% смолы, 6 мас.% дисульфида молибдена, 5 мас.% коллоидного графита и 74 мас. % 1,3-диоксолана, при температуре 200оС. Контроль за ходом отверждения полиэфирного связующего осуществляют по полноте удаления выделяющейся в результате реакции воды.

П р и м е р 3. В табл. 4 показано влияние соотношения между растворителем и другими компонентами заявляемого состава на толщину образующихся антифрикционных покрытий (использовалось полиэфирное связующее, полученное при мольном соотношении компонентов АК:ФА:ГА = =0,5:0,5:0,67).

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 алюминиевую фольгу покрывали составом-прототипом и заявляемым составом в нескольких вариантах. Оценивали эластичность полученных антифрикционных покрытий на изгибе по ГОСТ 6806-73. Мерой эластичности по данному ГОСТу служит минимальный размер (диаметр) стержня, изгиб вокруг которого подложки с нанесенным покрытием не вызывает растрескивания или отслоения покрытия от подложки. Полученные результаты представлены в табл. 5.

Данные, представленные в табл. 5, получены для составов, содержащих максимально возможное количество антифрикционных наполнителей. Дальнейшее увеличение содержания наполнителя в составах ухудшает как технологичность их нанесения, так и свойства, образующихся покрытий. Они получаются "мажущимися" за счет недостатка связующего. При уменьшении этого количества эластичность покрытий возрастает.

Полученные данные свидетельствуют о том, что заявляемый состав позволяет получить антифрикционные покрытия, эластичность которых в температурном интервале 20-210оС, существенно выше эластичности покрытия, получаемого при использовании состава-прототипа.

Однако слишком высокая эластичность составов при соотношении реагентов АК: ФА: ГЦ для случаев "д" и "ж", как видно из табл. 5, (у одного за счет большой доли АК при синтезе, у другого за счет частичного недоотверждения) приводит к тому, что покрытия на их основе начинают набухать в дизельном топливе (около 5%).

П р и м е р 5. На боковые поверхности поршней наносили состав-прототип (рецептура из примера 4) и заявляемый состав, полиэфирная смола которого была синтезирована при мольном соотношении АК:ФА:ГЦ = 0,50:0,50:0,67. После отверждения покрытий при 250оС в течение 0,7 ч определяли иx адгезию к подложке методом решетчатых надрезов (ГОСТ 15140-78). Результаты испытаний приведены в табл. 6.

Как видно из табл. 6, уровень адгезии заявляемого состава всех вариантах, выше, чем адгезия у состава по прототипу.

П р и м е р 6. Аналогично примеру 5 на боковые поверхности поршней наносили известный состав и заявляемый, содержащий, мас.%: 35,0 полиэфирной смолы различного состава, 10,0 коллоидного графита, 10,0 дисульфида молибдена и 55,0 1,4-диоксолана. После отверждения покрытий определяли их адгезию к подложке по ГОСТ 15140-78. Полученные результаты приведены в табл. 7.

Данные табл. 7 свидетельствуют о том, что предлагаемый состав в пределах заявленных соотношений между реагентами полиэфирной смолы позволяет получать антифрикционные покрытия, адгезионная связь у которых к алюминиевой подложке выше, чем у покрытий, полученных с использованием известного состава [3].

П р и м е р 7. Поршни от двигателя "КамАЗ"а, покрытие известным составом на основе бакелитового лака (рецептура из примера 4) и заявляемым составом, содержащим различное соотношение между компонентами, испытывали в модельном одноцилиндровом двигателе с регистрацией удельного давления механических потерь и температуры поршня в зоне верхнего компрессионного кольца. Для покрытий использовали полиэфирную смолу с КЧ = 210 мг КОН/г, полученную при мольном соотношении АК:ФА:ГЦ = 0,5:0,5:0,67. Данные натурных испытаний приведены в табл. 8.

Представленные в табл. 8 данные свидетельствуют о том, что по теплопроводности и смазывающей способности покрытия, полученные из предлагаемого состава, находятся на уровне покрытий, полученных с использованием состава-прототипа.

Таким образом, заявляемый состав для нанесения твердосмазочных покрытий, как и известный легко наносится на поршень методом распыления, обеспечивает самосмазывание трущихся поверхностей, снижение механических потерь и теплонапряжения головки поршня. Вероятность нанесения ущерба двигателю продуктами износа покрытия существенно меньше благодаря повышенной эластичности. По сравнению с известными составами обеспечивается более высокая термостойкость покрытий, исключается их отслаивание при скольжении в высокотемпературных условиях за счет меньшей хрупкости связующего и образования химической связи между материалом поршня и покрытия.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь, связующее и органический растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения эластичности, устойчивости к термоокислительной деструкции и адгезии покрытий к алюминиевой подложке, в качестве связующего он содержит полиэфирную смолу на основе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и глицерина при их молярном соотношении (0,45-0,55): (0,55-0,45): (0,60-0,70) с кислотным числом 150-270 мг КОН/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиэфирная смола на основе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и глицерина при их молярном соотношении (0,45-0,55):(0,55-0,45):(0,60-0,70) с кислотным числом 150-270 мг КОН/г - 10 - 25 Коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь - 2 - 20 Органический растворитель - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам композиций на основе алкидных смол для изготовления линолеума

Изобретение относится к области получения клеевых-композиций используемых в качестве связующих для изготовления шлифовальной шкурки

Изобретение относится к композитным продуктам, в частности композитной плите, содержащей гибридные смолы на основе природных кислот, а также к способу получения композитного продукта

Изобретение относится к композитным продуктам, в частности композитной плите, содержащей гибридные смолы на основе природных кислот

Настоящее изобретение относится к покровной композиции на водной основе. Описана покровная композиция на водной основе, включающая: (a) от 10 до 50% мас. диспергируемого в воде и гидрофобного сложнополиэфирного полимера, включающего продукт реакции 30-70% мас. терефталатного полимера, 5-40% мас. соединения с гидроксильными функциональными группами, содержащего, по меньшей мере, две гидроксильные группы, 1-20% мас. соединения с карбоксильными функциональными группами, содержащего, по меньшей мере, две карбоксильные группы, и 10-60% мас. гидрофобного соединения, выбранного из группы, в которую входят линейные или разветвленные жирные кислоты С6-С24 или их триглицериды, причем соединение с гидроксильными функциональными группами присутствует в количестве от 1 до 3 эквивалентов по отношению к гидрофобной части, (b) от 50 до 90% мас. соли металла и жирной кислоты, причем количества приведены в расчете на полное содержание твердых веществ в покровной композиции на водной основе, и (c) основание в количестве, составляющем от 70% до 130% числа карбоксильных кислотных групп в полимере. Также описан способ получения указанной выше композиции, ее применение в качестве покрытия подложки для упаковки пищевых продуктов и описана подложка, покрытая указанной выше композицией. Технический результат - получение покровной композиции для придания подложке хороших отталкивающих свойств при одновременном сохранении хороших маслостойких свойств. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

Изобретение относится к области строительства, в частности к различным типам облицовки в качестве панелей. Аспектами изобретения являются композиции шовных герметиков, стеновые конструкции, способы обработки стен и продукты, связанные с любым из вышеуказанных аспектов, включая армирующую накладку, например, для защиты углов в местах стыка плит, крепежа и ленты для заклейки швов. Композиция шовного герметика высыхающего типа содержит (a)вяжущее, выбранное из полимеров акриловой кислоты, сополимеров акриловой кислоты, алкидов, полиуретанов, сложных полиэфиров, эпоксидов и комбинаций указанных соединений и (b) множество полых шариков, причем указанные шарики имеют среднюю прочность на изостатическое раздавливание по меньшей мере примерно 100 psi (689 кПа), измеренную согласно ASTM D3102-78. Изобретение также относится к стеновой конструкции, содержащей: (a) две прилегающие плиты, соединенные швом, (b) единственный слой указанной композиции шовного герметика в шве для обеспечения однородного эстетически привлекательного внешнего вида и (c) стабильную по размерам, ненабухающую плоскую ленту для заклейки швов, включенную в шов. Кроме того, изобретение относится к способу обработки стеновой конструкции, содержащей две прилегающие плиты, соединенные швом, который включает: a) нанесение ленты для заклейки швов и одного слоя указанной композиции шовного герметика на шов и (b) высушивание композиции. Шовный герметик предпочтительно представляет собой композицию высыхающего типа со сниженной усадкой, содержащую вяжущее и полые шарики, при этом в некоторых вариантах реализации в результате получают ультралегкий состав. В предпочтительных вариантах реализации композицию шовного герметика можно наносить в виде однослойной обработки. Другие аспекты системы отделки плит включают такую однослойную обработку, в результате чего обеспечивают пользователю возможность работы с герметиком ближе к плоскости плиты по сравнению с обычными составами. В некоторых вариантах реализации лента для заклейки швов и армирующая накладка могут включать облицовочный материал из ненабухающей синтетической бумаги. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 48 ил., 10 табл.
Изобретение относится к раствору ускорителя и может использоваться при получении окислительно-восстановительной системы, совместно с пероксидами. Раствор ускорителя содержит соединение Cu(I), соединение переходного металла, фосфорсодержащее соединение формулы P(R)3 или Р(R)3=O, где каждый R независимо выбирают из водорода, алкила, алкоксигрупп, имеющих от 1 до 10 атомов углерода, азотсодержащее основание, выбираемое из третичных аминов, полиаминов, вторичных аминов, этоксилированных аминов и ароматических аминов, и гидроксифункциональный растворитель формулы НО-(-СН2-С(R1)2-(СН2)m-О-)n-R2, где каждый R1 независимо выбран из группы, состоящей из водорода, алкильных групп, имеющих 1-10 атомов углерода, и гидроксиалкильных групп, имеющих от 1 до 10 атомов углерода, n=1-10, m=0 или 1, и R2 представляет собой водород или алкильную группу, имеющую 1-10 атомов углерода. Изобретение позволяет улучшить реакционную способность систем на основе Cu(I) и уменьшить дрейф времени гелеобразования смол. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Настоящее изобретение относится к композиции покрытия, включающей сложные полиэфиры полиолов с высоким содержанием твердой фазы и низким содержанием летучих органических веществ. Описана композиция покрытия, имеющая содержание твердой фазы более 70 вес.% и летучих органических веществ (VOC) менее 250 г/л, включающая сложный полиэфир полиола, где сложный полиэфир полиола получен из реагентов, включающих: (a) от 10 до 40 вес.% одного и более алифатических полиолов, содержащих 3 или более гидроксильных групп и от 2 до 14 атомов углерода на молекулу,(b) от 10 до 40 вес.% одной и более ароматических поликарбоновых кислот, содержащих 2 или более кислотных групп на молекулу или соответствующие их сложные эфиры и/или ангидриды, выбираемые из изофталевой кислоты, фталевой кислоты, терефталевой кислоты, фталевого ангидрида и тримеллитового ангидрида, и (c) от 30 до 75 вес.% одной кислоты или смеси С6-С20 одноосновных жирных кислот, где одна кислота или смесь С6-С20 одноосновных жирных кислот обладает йодным числом менее 30 сг/г и представляет собой жидкость в соответствии с ASTM (1996) D4359-90; где сложный полиэфир полиола обладает гидроксильным числом (OHV) более 60 и менее 200 мг КОН/г, и весовое процентное содержание каждого компонента (а), (b) или (с) является долей веса данного компонента в процентах по отношению к общему весу (a)+(b)+(с), и по меньшей мере один отверждающий агент с изоцианатной функциональной группой, и где композиция покрытия способна к отверждению при температуре окружающей среды. Также описан субстрат, покрытый указанной выше композицией покрытия. Описан способ нанесения покрытия на субстрат путем нанесения указанной выше композиции покрытия на субстрат и отверждения композиции покрытия при температуре окружающей среды с формированием слоя покрытия на субстрате. Технический результат – композиции покрытий, способные к быстрому отверждению при температуре окружающей среды и обладающие высокой износоустойчивостью и более низким содержанием летучих органических веществ. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.,7 табл., 11 пр.

Настоящее изобретение относится к получению сложных полиэфирполиолов, используемых для получения жестких пенополиуретанов или пенополиизоциануратов. Описан сложный полиэфирполиол, получаемый путем взаимодействия: b1) от 10 до 70% мол. по меньшей мере одного соединения, выбранного из группы, состоящей из терефталевой кислоты, диметилтерефталата, полиэтилентерефталата, фталевого ангидрида, фталевой кислоты и изофталевой кислоты, b2) от 0,8 до 3,2% мол. триглицерида жирной кислоты, b3) от 10 до 70% мол. диола, выбранного из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля и полиэтиленгликоля, и b4) от 5 до 50% мол. простого полиэфирполиола с функциональностью более 2 и гидроксильным числом от 150 до 1250 мг КОН/г, полученного путем алкоксилирования этиленоксидом, причем используют по меньшей мере 200 ммолей компонента b4) на килограмм сложного полиэфирполиола, и причем сумма компонентов b1)-b4) составляет 100% мол. Также описан способ получения жестких пенополиуретанов или жестких пенополиизоциануратов, включающий взаимодействие: А) по меньшей мере одного полиизоцианата, B) по меньшей мере одного указанного выше сложного полиэфирполиола, C) необязательно одного или нескольких других сложных полиэфирполиолов, отличающихся от компонента В), D) необязательно одного или нескольких простых полиэфирполиолов, E) необязательно одного или нескольких антипиренов, F) одного или нескольких вспенивающих агентов, G) одного или нескольких катализаторов, и H) необязательно других вспомогательных компонентов или добавок. Описан жесткий пенополиуретан, полученный указанным выше способом. Описано применение указанных выше жестких пенополиуретанов для изготовления элементов типа “сэндвич” с жесткими или гибкими покровными слоями. Описан полиольный компонент для получения жестких пенополиуретанов или жестких пенополиизоциануратов, содержащий от 10 до 90 % мас. указанного выше сложного полиэфирполиола. Технический результат – получение сложного полиэфирполиола позволяющего получать жесткие пенополиуретаны или пенополиизоцианураты с пониженным дымообразованием и хорошим качеством поверхности. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-03-20T22:59:39
Наверх