Способ получения антифрикционных пресс-материалов

Изобретение относится к способу получения антифрикционных эпоксидных пресс-материалов, предназначенных для изготовления изделий, применяемых в качестве вставок в подшипниковых втулках с бинарной поверхностью трения, то есть смазывающих элементов, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике и других отраслях техники. Способ заключается в том, что при температуре 60-90°С в течение 5-30 минут проводят вальцевание твердого предполимера с фторкаучуком, способным вулканизироваться амином, при их соотношении от 90:10 до 60:40. В качестве твердого предполимера используют продукт взаимодействия эпоксидированного новолака (А) с эпоксидной диановой смолой с м.м. от 360 до 540 (Б) и с 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметаном (В) в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15, полученный при 60-130°С в течение 30-120 мин. Далее в 100 мас.ч. вальцованной смеси вводят 15,0-50,0 мас.ч. ароматического амина в качестве отвердителя, 5,0-50,0 мас.ч. порошка политетрафторэтилена и 10,0-100,0 мас.ч. рубленого волокна в качестве наполнителя, 2,0-6,0 мас.ч. антиадгезива. Дополнительно вальцуют состав при температуре 40-80°С в течение 5-15 мин. Затем вальцованную массу охлаждают и дробят. Изобретение позволяет повысить антифрикционные свойства пресс-материала, в том числе повысить текучесть по спирали. 2 табл.

 

Изобретение относится к способу получения антифрикционных пресс-материалов путем вальцевания эпоксидного предполимера, модифицированного фторированными каучуками, с отвердителем, заполнителями и антиадгезивами, предназначенных для изготовления изделий, применяемых в качестве вставок в подшипниковых втулках с бинарной поверхностью трения, т.е. смазывающих элементов, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике, электронике и других отраслях техники.

Известен способ получения эпоксидного пресс-материала, преимущественно антифрикционного назначения, на основе эпоксидного предполимера, отвердителя и наполнителя - смеси стекловолокна и графита (смотри Положительное решение по заявке 2006103545/04(003873) от 06.02.2006).

Недостатком такого пресс-материала является ограниченность применения в определенных видах подшипников и невозможность использования в бинарных поверхностях и бинарных опорах скольжения (см. Подшипники в судовой технике: Справочник. - Л.: Судостроение, 1987, стр 201).

К материалу вставок в бинарных опорах скольжения предъявляется требование, чтобы он в процессе фрикционного контакта переносился в зону контакта металла и образовывал антифрикционные слои.

Предполагалось, что таким материалом может быть эпоксипласт, содержащий в качестве модификатора фторкаучук, описанный в А.С. №320516, опубликован 04.11.1971 г Бюлл. №34, ближайший прототип. Однако указанный материал хотя и переносится в зону контакта металлов, образуя антифрикционный слой, но он имеет недостатки - малую текучесть по спирали, низкую деформационную теплостойкость и невысокие прочностные показатели.

Целью заявляемого способа является получение антифрикционных пресс-материалов, используемых в качестве вставок, обеспечивающих в процессе трения перенос в зону контакта металлов, образуя антифрикционные слои, снижающие трение и износ и предотвращающие схватывание, являясь высокопрочными и теплостойкими смазывающими элементами.

Поставленная цель достигается тем, что проводят вальцевание твердого предполимера, представляющего собой продукт взаимодействия эпоксидной смолы и ароматического амина, при температуре с фторкаучуком, способным вулканизироваться амином, вводят отвердитель - ароматический амин, наполнитель, антиадгезив, дополнительно вальцуют состав и дробят вальцованную массу, отличающийся тем, что в качестве твердого предполимера используют продукт взаимодействия эпоксидированного новолака (А) с эпоксидной диановой смолой с м.м. от 360 до 540 (Б), и с 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметаном (В) в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15, полученный при 60-130°С в течение 30-120 мин, вальцевание предполимера фторкаучуком проводят при 60-90°С в течение 5:30 минут при их соотношении от 90:10 до 60:40, в качестве наполнителя используют порошок политетрафторэтилена и рубленое волокно, дополнительное вальцевание осуществляют при температуре 40-80°C в течение 5-15 мин, перед дроблением вальцованную массу охлаждают, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

вышеуказанный предполимер,
модифицированный фторкаучуком	100,00
ароматический амин	15,00-50,00
рубленое волокно	10,00-100,00
порошок политетрафторэтилена	5,00-50,00
антиадгезив	2,00-6,00

Пример 1

Получение предполимера

В реактор, снабженный мешалкой, обогревом и охлаждением, загружают 45 мас.ч. эпоксидированного новолака - эпоксидной смолы марки ЭН-6, с содержанием 20% эпоксидных групп (ТУ 6-05-1585-89) (А), 45 мас.ч эпоксидной диановой смолы ЭД-20, с содержанием 20% эпоксидных групп и м.м. 400 (ГОСТ 10587-84) (Б) и 10 мас.ч 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметана (ТУ 6-14-980-84) (В). Массовое соотношение А:Б:В=45:45:10.

Температуру в реакторе поднимают до 95°С и смесь выдерживают при постоянном перемешивании в течение 75 мин. При этом происходит уменьшение содержания эпоксидных групп с 20% до 12% и образуется твердый прозрачный предполимер с м.м. 900, который выливается в противень, охлаждается до +20°С и дробится.

Получение пресс-материала

На вальцы разогретые до 75°С загружают фторкаучук марки СКФ-26 (ТУ 6-05-906-63) в количестве 25 мас.ч и после его равномерного распределения на валках добавляют 75 мас.ч дробленого предполимера. Смесь обрабатывают при 75°С в течение 18 мин с постоянным подрезанием вальцуемой массы. Далее температуру вальцов снижают до 60°С и вводят отвердитель - 4,4'диаминодифенилметан в количестве 38 мас.ч и порошок политетрафторэтилена (фторопласт-4) (ГОСТ 1007-72) в количестве 28 мас.ч, рубленое стекловолокно с диаметром элементарных волокон 13 мкм в количестве 55 мас.ч и антиадгезив - стеарат кальция - 4 мас.ч. Полученную смесь дополнительно вальцуют при 60°С в течение 10 мин. Срезанную с вальцов массу охлаждают до +20°С, дробят и упаковывают.

Прессование изделий осуществляют при 140°C, удельном давлении 10 МПа и выдержке 1 мин/мм толщины изделия.

Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением компонентов и параметров в соответствии с табл.1. Свойства пресс-материалов и пресс-изделий по примерам 1-8 приведены в табл.2. Данные таблицы показывают преимущества заявляемого изобретения по сравнению с известными техническими решениями. Важным преимуществом заявляемого способа является получение пресс-материала с высокой текучестью по спирали до 1200 см, что, в отличие от всех описанных антифрикционных композиций, позволяет изготавливать подшипниковые втулки с бинарной поверхностью методом литьевого прессования на реактопластавтоматах.

Таблица №1
Условия выполнения заявляемого способа по примерам 2-8.
Наименование показателей	Величина показания по примерам
2	3	4	5	6	7	8
Соотношение компонентов А:Б:В	85:10:5	5:80:15	45:45:10	45:45:10	45:45:10	45:45:10	45:45:10
Марка эпоксидированного новолака, входящего в предполимер (А)	Смола ЭН-6 (ТУ 6-05-1585-72)	Смола УП-643 ТУ 6-05-1585-89	Смола DEN-4038 (фирма DAU Chemical)	ЭН-6	ЭН-6	ЭН-6	ЭН-6
Марка эпоксидной диановой смолы, входящей в предполимер и м.м. (Б)	ЭД-20 м.м. 400	ЭД-22м.м. 360	ЭД-16 м.м. 540	ЭД-20 м.м. 400	ЭД-20 м.м. 400	ЭД-20 м.м. 400	ЭД-20 м.м. 400
Марка фторкаучука	СКФ-26 ТУ 6-05-906-73	СКФ-32 ТУ 6-05-1620-73	СКФ-26	СКФ-32	Вайнон А (США)	СКФ-26	СКФ-26
Соотношение предполимер: фторкаучук	75:25	75:25	75:25	75:25	75:25	60:40	90:10
Вид и количество отвердителя, мас.ч.	4,4'диаминодифенилметац ТУ 6-14-415-70	парааминобензиланилин, 50 ТУ 2494-444-05763441-2004	Метафенилен диамин,15 ГОСТ 5826-68	ароматический полиамин, 50 ТУ 2473-342-05763441-2001
38	38	38
Вид и количество фторированного олефина, мас.ч.	Фторопласт-4	Фторопласт-4Д
28	28	28	5	50	20	28
Вид и количество рубленого волокна, мас.ч.	Стекловолокно, 50	Волокно полиамидное СВМ	Волокно «оксалон»
100	10	50	50
Вид и количество антиадгезива	Стеарат кальция	Стеарат цинка, 2	Стеарат кадмия, 6	церезин, 4	церезин, 4
4	4	4

Таблица №2
Свойства антифрикционных пресс-материалов по примерам 1-8 в сравнении с известными техническими решениями
Наименование показателя	Величина показателя
	1	2	3	4	5	6	7	8	аналог	прототип	Патент RU 2089.571 С1 от 10.09.97
Текучесть по спирали, см	1200	1300	1100	1000	1100	1200	1200	1300	500	300	Не течет
Время отверждения при 140°С	1 мин/мм толщина изделия	>1 час
Стабильность прессматериала	Не менее 12 месяцев	1 мес
Предел прочности при статическом изгибе, МПа	300	320	350	310	300	310	320	310	220	80	-
Удельная ударная вязкость, кДж/м2	86	100	95	90	103	88	106	92	26	20	12
Теплостойкость по Мартенсу, °С	190	185	195	190	190	200	195	190	150-160	120	120
Коэффициент трения (υ=0,15 м/с; Р=4,0 МПа)	0,12	0,11	0,12	0,11	0,15	0,14	0,14	0,13	-	-	-
Интенсивность изнашивания (υ=0,15 м/с; Р=4,0 МПа)	5,4	5,3	5,4	5,4	5,7	5,6	5,6	5,4	-	-	-

Способ получения эпоксидного пресс-материала, заключающийся в том, что проводят вальцевание твердого предполимера, представляющего собой продукт взаимодействия эпоксидной смолы и ароматического амина, при температуре с фторкаучуком, способным вулканизироваться амином, вводят отвердитель - ароматический амин, наполнитель, антиадгезив, дополнительно вальцуют состав и дробят вальцованную массу, отличающийся тем, что в качестве твердого предполимера используют продукт взаимодействия эпоксидированного новолака (А) с эпоксидной диановой смолой с м.м. от 360 до 540 (Б) и с 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметаном (В) в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15, полученный при 60-130°С в течение 30-120 мин, вальцевание предполимера фторкаучуком проводят при 60-90°С в течение 5:30 мин при их соотношении от 90:10 до 60:40, в качестве наполнителя используют порошок политетрафторэтилена и рубленое волокно, дополнительное вальцевание осуществляют при температуре 40-80°С в течение 5-15 мин, перед дроблением вальцованную массу охлаждают, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

вышеуказанный предполимер,
модифицированный фторкаучуком	100,00
ароматический амин	15,00-50,00
рубленое волокно	10,00-100,00
порошок политетрафторэтилена	5,00-50,00
антиадгезив	2,00-6,00