Антифрикционная самосмазывающаяся композиция

 

Изобретение относится к антифрикционной самосмазывающейся композиции на основе полиэтилентерефталата. Данная композиция содержит политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновую кислоту, трифенилфосфин, масло терпентинное, акриловый сополимер, а также дополнительно содержит масло приборное МВП и полиэтилентерефталат при следующем соотношении компонентов, мас.%: политетрафторэтилен 1-3; закись меди 30-45; глицерин 5-9; абиетиновая кислота 6-10; сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты 0,2-2; трифенилфосфин 0,3-1; масло терпентинное 3-5; акриловый сополимер 5-9; масло приборное МВП 3-5; полиэтилентерефталат - остальное. Изобретение позволяет создать менее энергоемкие и материалоемкие узлы трения за счет понижения коэффициента трения и повышения прочности.

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся композициям на основе полиэтилентерефталата и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения, авиа- и судостроения, в частности для изготовления вкладышей подшипников скольжения, скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки в воздушной среде.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол (см. а. с. N 1744104, СССР, МКИ С 10 М 141/10, БИ N 24, 1992, c.111-112), содержащая политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин и эпоксидную смолу при соотношении компонентов, мас.%: Политетрафторэтилен - 1-3 Закись меди - 16-21 Глицерин - 9-11 Абиетиновая кислота - 16-20 Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,2-0,5 Трифенилфосфин - 0,05-0,1 Эпоксидная смола - Остальное Коэффициент трения композиции находится в пределах 0,04-0,09, интенсивность изнашивания в пределах 1,3•10^-8-1,25•10^-10, предел прочности композиции составляет 15-83 МПа.

Недостатками данной композиции являются недостаточно низкая величина и недостаточная стабильность коэффициента трения при работе без смазки, а также недостаточно высокая механическая прочность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является антифрикционная самоcмазывающаяся композиция на основе полиэтилена (см. пат. N 2172751, Россия, МКИ 7 С 08 L 23/06, БИ N 24, 2001, c.315), содержащая политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин, масло вазелиновое, масло терпентинное, акриловый сополимер и полиэтилен при следующем соотношении компонентов, мас.%: Политетрафторэтилен - 1-3
Закись меди - 30-45
Глицерин - 5-9
Абиетиновая кислота - 6-10
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,2-2
Трифенилфоcфин - 0,3-1
Масло вазелиновое - 3-5
Масло терпентинное - 3-5
Акриловый сополимер - 5-9
Полиэтилен - Остальное
Значения коэффициента трения композиции находятся в пределах 0,025-0,05, интенсивности изнашивания - в пределах 1,4•10^-8-1•10^-10, предела прочности на сжатие - в пределах 20-55 МПа.

Недостатком данной композиции является недостаточно низкая величина коэффициента трения при работе без смазки, а также недостаточно высокие прочностные показатели.

Задача изобретения - повышение антифрикционных и прочностных свойств композиции.

Указанная задача решается тем, что композиция содержит политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин, масло терпентинное, акриловый сополимер, масло приборное МВП (ГОСТ 1805-76) и полиэтилентерефталат (ТУ-6-06-310-71) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Политетрафторэтилен - 1-3
Закись меди - 30-45
Глицерин - 5-9
Абиетиновая кислота - 6-10
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,2-2
Трифенилфосфин - 0,3-1
Масло терпентинное - 3-5
Акриловый сополимер - 5-9
Масло приборное МВП - 3-5
Полиэтилентерефталат - Остальное
Компонентами композиции являются вещества технической степени чистоты. При этом в качестве акрилового сополимера могут применяться различные (любые) акриловые сополимеры (например, сополимеры акриловой кислоты со стиролом, акриловой кислоты с винилацетатом, акриловой кислоты с метилметактрилатом, промышленно выпускаемые акриловые сополимеры, например Протакрил-М (ТУ 64-2-267-78) и др.), функция которых состоит в обеспечении пластификации композиции глицерином и удерживании глицерина в составе композиции.

Предлагаемая антифрикционная самосмазывающаяся композиция была получена по следующей технологии:
В сушильном шкафу при температуре 60-80^oС необходимо произвести сушку порошков закиси меди и политетрафторэтилена до содержания в них влаги 0,25%. После этого осуществляется приготовление навески компонентов в соответствии с соотношением, приведенным выше, подготовка, перемешивание и постепенный нагрев смеси до температуры 240^oС в тигле. После расплавления смеси смесь помещают в пресс-форму, нагретую до температуры 220-230^oС, и охлаждают вместе с прессформой при незначительном давлении. Производят извлечение образца композиции из пресс-формы.

Пример 1. Содержание компонентов, взятых для примера 1 антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, мас. % (нижний предел содержания наполнителя):
Политетрафторэтилен - 1
Закись меди - 30
Глицерин - 5
Абиетиновая кислота - 6
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,2
Трифенилфосфин - 0,3
Масло терпентинное - 3
Сополимер акриловой кислоты со стиролом (соотношение сомономеров по массе 1:1, молекулярная масса 40000-50000) -
Масло приборное МВП - 3
Полиэтилентерефталат - 46,5
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,035-0,045, устойчивость значений коэффициента высокая, период приработки - 80-150 мин, интенсивность изнашивания композиции составляет 1,7•10^-8, предел прочности материала на сжатие 85 МПа. Комплекс свойств композиции можно оценить как удовлетворяющий эксплуатационным требованиям.

Пример 2. Содержание компонентов, взятых для примера 2, следующее, мас. %:
Политетрафторэтилен - 3
Закись меди - 45
Глицерин - 9
Абиетиновая кислота - 10
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 2
Трифенилфосфин - 1
Масло терпентинное - 5
Сополимер акриловой кислоты с метилметакрилатом (содержание акриловой кислоты 10 мас.%, молекулярная масса 60000-80000) - 9
Масло приборное МВП - 5
Полиэтилентерефталат - 11
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,018-0,025, период приработки - 50-90 мин, интенсивность изнашивания - 1•10^-9, предел прочности материала на сжатие 50-55 МПа. Эксплуатационные характеристики композиции удовлетворительные.

Пример 3. Содержание компонентов, взятых для примера 3, следующее, мас.% (среднее содержание компонентов):
Политетрафторэтилен - 2
Закись меди - 40
Глицерин - 6
Абиетиновая кислота - 8,5
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,57
Трифенилфосфин - 0,64
Масло терпентинное - 3,95
Акриловый сополимер Протакрил-М (ТУ 64-2-267-78) - 7
Масло приборное МВП - 4
Полиэтилентерефталат - 27,34
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,02-0,025, период приработки - 40-60 мин, интенсивность изнашивания композиции - 1,7•10^-10, предел прочности материала на сжатие 55-60 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

Испытания композиций производились в воздушной среде (трение без смазки) на машине трения по схеме "вал - частичный вкладыш" при скорости скольжения 0,15 м/с, удельном давлении 2 МПа. Контртело изготавливалось из стали 45 с шероховатостью поверхности R_а - 0,63 мкм (закалка до твердости 37 HRC). Линейный износ определялся базовыми точками на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Дополнительно проводились испытания по определению прочности композиции при сжатии.

Приведенные данные показывают, что предлагаемая композиция имеет при сопоставимой интенсивности изнашивания коэффициент трения существенно меньший, а показатели прочности приблизительно вдвое большие, чем у прототипа. Время приработки композиции сопоставимо с временем приработки прототипа.

Испытания показали, что содержание компонентов, взятое ниже нижнего предела, не обеспечивает положительного эффекта, а превышение верхнего предела содержания компонентов не влечет за собой существенного улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции.

Предлагаемая композиция предоставляет возможность создания за счет понижения коэффициента трения и повышения прочности менее энергоемких и материалоемких узлов трения.

Формула изобретения

Антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин, масло терпентинное, акриловый сополимер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит масло приборное МВП и полиэтилентерефталат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Политетрафторэтилен 1-3

Закись меди 30-45

Глицерин 5-9

Абиетиновая кислота 6-10

Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты 0,2-2

Трифенилфосфин 0,3-1

Масло терпентинное 3-5

Акриловый сополимер 5-9

Масло приборное МВП 3-5

Полиэтилентерефталат Остальное