Полимерная композиция конструкционного назначения

Изобретение относится к полимерным композициям на основе фторопласта и волокнистых наполнителей и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, уплотнений, зубчатых колес и других деталей конструкционного назначения машин и механизмов. Задача изобретения - создание полимерной композиции с улучшенными физико-механическими показателями. Предложенная полимерная композиция содержит (мас.%): фторопласт-4 (ГОСТ 10007) 85-95 и волокнистый наполнитель - полиоксадиазольное волокно Оксалон® 5-15. Это позволяет увеличить прочность при сжатии в 1,1-2,9 раза, ударную вязкость - в 1,2-1,6 раза. 1 табл.

 

Изобретение относится к полимерным композициям конструкционного назначения на основе фторопласта и волокнистых наполнителей и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, уплотнений, зубчатых колес и других деталей конструкционного назначения машин и механизмов.

Известны полимерные композиции конструкционного назначения на основе фторопласта, содержащие измельченное углеродное волокно (см. Машков Ю.К., Леонтьев А.Н., Мамаев О.А. и др. Новые полимерные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена/ Мат.межд. научно-техн. конф. «Новые материалы и технологии на рубеже веков», Пенза, 2000, ч. 1, с.26-29), рубленное стекловолокно (см. Машков Ю.К., Суриков В.И., Калистратова Л.Ф. и др. Модификация структуры и свойств композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, Омск: СибАДИ, 2005, с.87). Недостатками известных композиций являются низкие показатели прочности при сжатии и ударной вязкости.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является полимерная композиция конструкционного назначения на основе фторопласта и гидратцеллюлозного углеродного волокна марки Урал (см. Буря А.И., Дудин В.Ю. и др. Исследование влияния содержания углеродного волокна на свойства углепластика на основе фторопласта-4 / Мат. 22-й ежегодной межд. научно-практической конф. "Композиционные материалы в промышленности", 2002, Ялта, с.20, прототип). Степень наполнения Уралом составляет 10-20 мас.%. Известная композиция обладает недостаточными показателями ударной вязкости и прочности при сжатии.

Задача изобретения - создание полимерной композиции конструкционного назначения путем введения органического волокнистого наполнителя марки Оксалон® для повышения физико-механических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что полимерная композиция конструкционного назначения, содержащая фторопласт-4 (ГОСТ 10007) и волокнистый наполнитель, содержит в качестве волокнистого наполнителя полиоксадиазольное волокно Оксалон® при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторопласт	85-95
Органический полиоксадиазольный
волокнистый наполнитель Оксалон®	5-15

Пример 1. Композицию из фторопласта (95 мас.%) и измельченного органического волокна Оксалон® (5 мас.%) приготавливали путем смешения во вращающемся электромагнитном поле (0,15 Тл) с помощью ферромагнитных частиц, которые извлекались из композиции методом магнитной сепарации. Композицию перерабатывали в изделия методом компрессионного прессования при следующем режиме: загрузка композиции в пресс-форму, разогретую до 353 К; нагрев до 648-653 К и выдержка при этой температуре на протяжении 3 часов без давления; охлаждение прессформы до 353 К; распрессовка изделия.

Исследования проводили по следующим методикам. Ударную вязкость определяли по методу Шарпи (ГОСТ 4647) на маятниковом копре КМ-0,4 при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%. Прочность при сжатии измеряли согласно ГОСТ 4651 на образцах высотой 15±0,5 мм, диаметром 10±0,5 мм.

Пример 2. Композицию из фторопласта (90 мас.%) и органического волокна Оксалон® (10 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТ и методик, приведенных в примере 1.

Пример 3. Композицию из фторопласта (85 мас.%) и органического волокна Оксалон® (15 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТ и методикам, приведенным в примере 1.

Пример 4. Композицию из фторопласта (80 мас.%) и органического волокна Оксалон® (20 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТ и методикам, приведенным в примере 1.

Пример 5. Композицию из фторопласта (96 мас.%) и органического волокна Оксалон® (4 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТ и методикам, приведенным в примере 1.

Пример 6. Композицию из фторопласта (90 мас.%) и углеродного волокна Урал (10 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТ и методикам, приведенным в примере 1 (прототип).

Свойства полимерных композиций предлагаемого изобретения и известной композиции (прототипа) приведены в таблице.

№ примера	Состав композиций, мас.%	Ударная вязкость, кДж/м2	Предел прочности при сжатии, МПа
фторопласт	Оскалон®
1	95	5	48	25
2	90	10	51	42,5
3	85	15	40	66
4	80	20	28	20
5	96	4	25	17
6*	90	10	32,2	22,5
* Композиция из фторопласта и углеродного волокна Урал (прототип)

Анализ результатов, приведенных в таблице, позволяет заключить, что заявляемые композиции на основе фторопласта-4 превышают известную по прочности при сжатии на 1,1-2,9 раза, ударной вязкости - в 1,2-1,6 раза.

Правильность выбранных соотношений компонентов подтверждается контрольными примерами 4-5.

Благодаря высоким физико-механическим свойствам полимерная композиция может использоваться для изготовления деталей машин и механизмов, работающих в условиях динамического нагружения.

Полимерная композиция конструкционного назначения, содержащая фторопласт-4 и волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит измельченный органический полиоксадиазольный волокнистый наполнитель Оксалон® при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторопласт	85-95
Органический полиоксадиазольный
волокнистый наполнитель Оксалон®	5-15