Композиция для высокотемпературного антифрикционного покрытия

Авторы патента:

Сентюрихина Марина Ивановна (RU)

Чепурова Маргарита Борисовна (RU)

Мамонова Светлана Васильевна (RU)

Школьников Виктор Маркович (RU)

Плеханова Наталия Викторовна (RU)

Малышев Владимир Григорьевич (RU)

C09D127/18 - гомополимеры или сополимеры тетрафторэтена

C09D101/04 - оксицеллюлоза; гидроцеллюлоза

Владельцы патента RU 2282650:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (RU)

Изобретение относится к композиции для высокотемпературного антифрикционного покрытия, содержащей 50%-ную водную суспензию политетрафторэтилена, слюду, неионогенное поверхностно-активное вещество и воду. Композиция дополнительно содержит графит, 50%-ный раствор силиката натрия и 0,1%-ный водный раствор гидроксиэтилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: 50%-ная водная суспензия политетрафторэтилена - 20-30, 50%-ный раствор силиката натрия - 10-20, слюда - 5-10, графит - 1,0-1,5, неионогенное поверхностно-активное вещество - 5-15, 0,1%-ный водный раствор гидроксиэтилцеллюлозы - 10-30, вода - остальное. Изобретение позволяет уменьшить значение коэффициента трения покрытия, стабилизировать характер трения покрытия и упростить технологию формирования покрытия на поверхностях трения. 3 табл.

Изобретение относится к области создания композиций для твердого смазочного покрытия, работоспособного в интервале температур от минус 150°С до плюс 350°С, кратковременно до 420°С, и может быть использовано в машиностроении, в частности лепестковых опорах газодинамических подшипников турбохолодильников летательных аппаратов.

Известны близкие по составу высокотемпературные антипригарные покрытия для производства типографских валков (патент РФ №2155786, 2000 г.), для производства бытовой техники и кухонной посуды (патент РФ №2170286, 2001 г., патент РФ №2071967, 1997 г.), в состав которых входят политетрафторэтилен, оксиэтилированный алкилфенол, слюда, полиимидный полимер, неорганический пигмент, наполнители, органические добавки.

Вышеперечисленные покрытия используются на изделиях, применяемых в пищевой, химической, полиграфической отраслях промышленности. Характер изнашивания таких покрытий существенно отличается от процесса трения в подшипниках скольжения высокоточных деталей машин, в частности в лепестковых опорах газодинамических подшипников турбоагрегатов.

Наиболее близкой к заявленному составу является композиция для износостойкого покрытия, применяемого для изнашивающихся узлов деталей, таких как шарниры, подшипники, фрикционные амортизаторы, деталей гидравлических и пневматических механизмов, содержащая, мас.%:

50-65%-ная водная суспензия

политетрафторэтилена	10,0-27,6
Соль полиамидокислоты на основе
пирромеллитового диангидрида и 4,4'-
диаминодифенилового эфира в среде
диметилформамида и моноэтаноламина	26,0-42,0
Поливинилпирролидон с мол. Массой
(90-145)·10³	1,0-4,3
Наполнитель	1,0-7,0
Органический растворитель - смесь
бутиндиола, N-метилпирролидона,
этилцеллозольва в соотношении 3:1:5	6,3-11,7
Аппретирующая добавка -
смесь этилцеллозольва, ксилола,
оксиэтилированного алкилфенола
и воды в соотношении 1,0:2,0:2,0:2,5	7,0-14,1
Неионогенное поверхностно-активное
вещество	0,5-2,8
Вода	остальное

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества композиция может содержать различные полиоксиэтилированные эфиры алкилфенолов, например, ОП - 7, ОП - 6, ОП - 10.

Одним из компонентов наполнителя в указанном патенте является слюда (патент РФ №2071968, 1997 г.).

Недостатками данной композиции являются сложный состав и сложная технология получения композиции для формирования покрытия, трудоемкость процесса формирования покрытия на поверхностях трения, нестабильный характер трения покрытия.

Недостатком также является то, что композиция содержит органические растворители, повышающие ее токсичность.

Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции для высокотемпературного антифрикционного покрытия, позволяющей уменьшить значение коэффициента трения покрытия, стабилизировать характер трения покрытия, упростить технологию формирования покрытия на поверхностях трения и не содержащей органические растворители.

Поставленная задача достигается предложенным составом композиции для высокотемпературного антифрикционного покрытия, содержащей 50%-ную водную суспензию политетрафторэтилена, слюду, неионогенное поверхностно-активное вещество и воду, которая отличается тем, что дополнительно содержит графит, 50%-ный раствор силиката натрия и 0,1%-ный водный раствор гидроксиэтилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

50%-ная водная суспензия	20,0-30,0
политетрафторэтилена
50%-ный раствор силиката натрия	10,0-20,0
Слюда	5,0-10,0
Графит	1,0-1,5
Неионогенное
поверхностно-активное вещество	5,0-15,0
0,1%-ный водный раствор
гидроксиэтилцеллюлозы	10,0-30,0
Вода	остальное

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества композиция может содержать различные оксиэтилированные алкилфенолы, например, ОП-7, ОП-10.

Заявленная композиция, в отличие от прототипа, не содержит органических растворителей, имеет более простой состав и несложную технологию получения, позволяет упростить технологию формирования покрытия на поверхностях трения.

Для получения композиции используют суспензию политетрафторэтилена Ф-4Д по ТУ 6-05-1246-81, силикат натрия по ГОСТ 13078-81, слюду СММ-125 по ГОСТ 855-74, графит по СТП 019950-401-027, неионогенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный алкилфенол (например, ОП-7, ОП-10 по ГОСТ 8433-81), гидроксиэтилцеллюлозу «Тилоза» импортного производства, дистиллированную воду по ГОСТ 6709-72.

Предлагаемую композицию готовят следующим образом. В шаровую мельницу загружают наполнитель, в качестве которого используют слюду, антифрикционный компонент - графит, добавляют воду, неионогенное поверхностно-активное вещество и проводят измельчение компонентов в течение 8 часов. Затем добавляют 50%-ную водную суспензию политетрафторэтилена, 0,1%-ный водный раствор гидроксиэтилцеллюлозы и перемешивают смесь в течение 1 часа. Затем в смесь вводят 50%-ный раствор силиката натрия и дополнительно перемешивают 10-15 мин.

По вышеприведенной технологии приготовлены 6 образцов композиций, охватывающих весь спектр заявляемых концентраций (табл.1).

Готовую композицию наносят методом пневматического напыления на слегка подогретую металлическую поверхность за 3-4 прохода для получения толщины порядка 25 мкм в течение 10-15 минут без операции термообработки промежуточных слоев. Затем при плавном подъеме температуры (приблизительно в течение 1 часа) до 380°С и выдержке при максимальной температуре в течение 5 минут проводят отверждение покрытия.

Получаемое покрытие работоспособно в интервале температур от минус 150°С до плюс 350°С, кратковременно до 420°С.

Определены фрикционные характеристики отвержденных покрытий на машине торцевого трения при Р=0,5 кг/см², V=0,5 м/с (табл.2).

Исследованы следующие свойства изготовленных композиций (табл.3):

1. адгезия к металлу.

2. Прочность на удар.

3. Эластичность на изгиб.

4. Относительная твердость.

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что предложенный состав композиции при заявленном соотношении компонентов, по сравнению с прототипом, позволяет понизить значение коэффициента трения и стабилизировать характер трения получаемого покрытия.

Данные таблицы 3 показывают, что получаемое покрытие по комплексу физико-механических свойств, а именно адгезии к металлу, прочности на удар, эластичности на изгиб, твердости, не уступает покрытию-прототипу.

Таблица 1
Составы композиций для высокотемпературного антифрикционного покрытия
№ п/п	Наименование компонентов	Содержание компонентов в композиции, мас.%
		1	2	3	4	5	6
1	Силикат натрия 50%-ный раствор	10	20	15	10	20	16
2	50%-ная водная суспензия политетрафторэтилена	20	20	30	25	30	22
3	Слюда измельченная	8	5	7	10	6	9
4	Графит измельченный	1,0	1,5	1,0	1,0	1,5	1,5
5	Гидроксиэтилцеллюлоза 0,1%-ный водный раствор	15	10	20	30	15	10
6	Неионогенное поверхностно-активное вещество ОП - 7	5	7	10	6	8	15
7	Вода	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100

Таблица 2
Результаты определения фрикционных характеристик покрытий на машине торцевого трения при Р=0,5 кг/см², V=0,5 м/с
Продолжительность испытаний, ч	Коэффициент трения
	1	2	3	4	5	6	прототип
1	0,3	0,15	0,18	0,27	0,26	0,3	0,4
2	0,22	0,15	0,18	0,24	0,26	0,3	0,4
3	0,22	0,15	0,18	0,24	0,26	0,3	0,27
4	0,22	0,15	0,18	0,24	0,26	0,3	0,4
5	0,22	0,15	0,18	0,24	0,26	0,3	0,3
6	0,22	0,15	0,18	0,24	0,26	0,3	0,4
Таблица 3
Свойства испытанных образцов
№ п/п	Наименование показателей	№ состава образцов
		2	4	6	прототип
1	Адгезия к металлу	l₁	l₁	l₁	l₁
2	Прочность на удар (50 кгс)	Отслаивания и растрескивания не обнаружено
3	Эластичность на изгиб (визуально)	Трещины не образуются
4	Относительная твердость	0,64	0,66	0,65	0,58

Композиция для высокотемпературного антифрикционного покрытия, содержащая 50%-ную водную суспензию политетрафторэтилена, слюду, неионогенное поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит графит, 50%-ный раствор силиката натрия и 0,1%-ный водный раствор гидроксиэтилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

50%-ная Водная суспензия
политетрафторэтилена	20-30
50%-ный Раствор силиката натрия	10-20
Слюда	5-10
Графит	1,0-1,5
Неионогенное
поверхностно-активное вещество	5-15
0,1%-ный Водный раствор
гидроксиэтилцеллюлозы	10-30
Вода	Остальное

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к нанесению покрытия методом электроосаждения на прокатные валки для прокатки электродных лент. .

Ингибирующее покрытие от эксплуатационных отложений и способ его получения // 2269557

Изобретение относится к процессам химической технологии, в частности к решению проблемы защиты металлического оборудования от эксплуатационных отложений твердого и вязкого продукта, и может быть использовано в различных областях промышленности.

Способ концентрирования водной дисперсии фторполимера // 2266916

Изобретение относится к способу концентрирования водной дисперсии фторполимера путем термического отстоя, включающему смешивание исходной дисперсии со стабилизатором - неионогенным ПАВ, выбранным из класса оксиэтилированных алкилфенолов, нагрев смеси, выдержку ее без перемешивания, при необходимости последующее охлаждение еотественньм путем, отделение концентрированной фазы от верхнего слоя, при необходимости введение дополнительного стабилизатора в концентрированную фазу и, при необходимости, разбавление концентрированной фазы до содержания фторполимера 50-55 мас.%.

Полимерная композиция // 2263694

Изобретение относится к полимерным композициям на основе концентрированных водных дисперсий фторсополимеров, а именно тетрафторэтилена с гексафторпролиленом или с перфторпропилвиниловым эфиром, предназначенным для получения покрытий различного назначения, а также для получения полиимиднофторопластовой пленки, предназначенной для высокотермостойкой высококачественной изоляции проводов.

Состав для покрытия // 2261877

Изобретение относится к составам на основе водных дисперсий политетрафторэтилена, предназначенным для получения покрытий различного назначения, способных выдерживать нагревание до 370°С, а также для создания различных композиционных материалов, в том числе композиций для антиадгезионных и антипригарных покрытий.

Способ концентрирования водной дисперсии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом // 2260603

Изобретение относится к способу концентрирования водной дисперсии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом путем термического отстоя, включающий смешивание исходной дисперсии со стабилизатором - неионогенным ПАВ, при необходимости нагрев смеси, выдержку ее без перемешивания, при необходимости последующее охлаждение естественным путем, отделение концентрированной фазы от верхнего слоя, при необходимости разбавление концентрированной фазы до содержания сополимера 50-55 мас.%.

Антипригарное, антиадгезионное, износостойкое покрытие // 2256681

Изобретение относится к используемым в пищевых производствах антипригарным, антиадгезионным, износостойким покрытиям на основе порошковой композиции, включающей, мас.ч.: фторсодержащий сополимер в виде фторопласта 4МБ - 100,0; нитрид бора 0,3-0,5; двуокись титана 0,5-1,0; окись хрома 1,0-1,5; дифенилсиландиол 0,05-0,5.

Способ концентрирования водной дисперсии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом // 2235733

Изобретение относится к способу концентрирования водной дисперсии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом путем термического отстоя, включающему смешивание исходной дисперсии с неионогенным ПАВ, выбранным из класса оксиэтилированных алкилфенолов, нагрев смеси, выдержку ее без перемешивания, последующее охлаждение естественным путем, отделение концентрата от верхнего слоя и, в случае необходимости, разбавление его до концентрации 50-55 мас.%.

Водоразбавляемая композиция для получения покрытий методом электроосаждения // 2226204

Изобретение относится к области водоразбавляемых лакокрасочных покрытий, получаемых электроосаждением на катоде, и может быть использовано для получения декоративных покрытий с высокими эксплуатационными свойствами.

Распыляемый порошок нефибриллируемого фторполимера // 2223994

Изобретение относится к распыляемому порошку, содержащему ломкие гранулы агломерированных первичных частиц нефибриллируемого фторполимера и необязательно, по крайней мере, одного другого компонента, где порошок имеет объемную плотность, по крайней мере, 20 г/100 см3 и средний размер частиц от 5 до 100 мкм.

Фторопластовый лак для покрытий // 2287000

Изобретение относится к фторопластовому лаку на основе растворимых фторполимеров, предназначенному для покрытия различных поверхностей

Композиция для покрытия способом автофореза // 2289601

Изобретение относится к области нанесения антикоррозионных, антифрикционных покрытий

Композиция для получения покрытий способом автофореза // 2298572

Изобретение относится к области нанесения антикоррозионных, антифрикционных покрытий

Способ нанесения на поверхность твердых тел тонких пленок из политетрафторэтилена с высокой термостабильностью // 2304588

Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано в электронной технике, оптике, медицинской технике

Композиция для защитно-декоративного покрытия // 2315792

Изобретение относится к химии и может быть использовано для защитно-декоративных и антиадгезивных покрытий по металлу, пластмассам, бетону и другим поверхностям, например, в автодорожном строительстве, приборостроении и радиотехнике

Антифрикционная композиция // 2323240

Изобретение относится к антифрикционным композициям на основе растворимых фторполимеров, которые могут быть использованы для покрытия поверхности поршневых сальниковых и уплотнительных колец, манжет и других антифрикционных резиновых деталей, применяемых в узлах трения машин в приборостроении, химическом машиностроении, автомобиле- и авиастроении

Композиция для антикоррозионных покрытий на металле // 2331660

Изобретение относится к композициям на основе растворимых фторполимеров, предназначенным для защиты поверхностей металлов от воздействия воды и агрессивных сред, они могут быть использованы в химической, машиностроительной и других областях промышленности при производстве оборудования

Композиция для получения электроизоляционного покрытия // 2357989

Изобретение относится к способам создания композиций, обладающих электроизоляционными и гидроизоляционными свойствами на поверхности токопроводящих тканей

Способ получения сыпучих термостойких сополимеров тетрафторэтилена с этиленом и сополимеры, полученные этим способом // 2398789

Изобретение относится к способу получения сыпучих термостойких сополимеров тетрафторэтилена (ТФЭ) с этиленом (Э), применяемых в качестве прочного изоляционного материала в электротехнике, в электронной, ядерной, нефтедобывающей и химической промышленностях

Коррозионно-стойкая и электропроводящая композиция и способ нанесения покрытия // 2405799