Способ получения антифрикционных градиентных покрытий

Изобретение относится к способу получения антифрикционных покрытий и может использоваться в машиностроении, в частности для станков и приборов, имеющих в конструкции узлы трения/скольжения. Эпоксидную смолу смешивают с графитом, затем вводят глицидиловый эфир кислот фосфора с диспергированными углеродными нанотрубками и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают при следующем соотношении компонентов (мас.ч.): эпоксидная смола - 100, глицидиловый эфир кислот фосфора - 15-25, графит - 20-30, углеродные нанотрубки - 0.01-0.10, отвердитель - стехиометрическое количество. Изобретение позволяет снизить вязкость композиции, повысить адгезию и ударную прочность и расширить диапазон толщин получаемых покрытий. 2 табл.

 

Изобретение относится к области антифрикционных покрытий, используемых в машиностроении, в частности для станков и приборов, имеющих в конструкции узлы трения/скольжения.

Известна антифрикционная композиция для изготовления подшипников скольжения, содержащая (в мас.%): эпоксидную смолу ЭД-5 (или ЭД-6) 38-45; углеродный порошок 35-45; дибутилфталат 3,2-4,0; полиэтиленполиамин 3,8-4,0; бутилцеллозольв 2,0-5,0 и порошковый преобразователь ржавчины лигниновый, модифицированный дисульфидом молибдена 5-10 (авторское свидетельство СССР 1812189, МКИ C08J 5/16, C08L 63/02, C08K 13/06, опубл. 30.04.93, Бюл. №16). Однако известная композиция имеет высокую вязкость, поэтому применяется для изготовления изделий методом прессования и не может быть использована в качестве покрытий.

Известна антифрикционная композиция для нанесения на металлические поверхности направляющих станков, включающая (мас.ч.): эпоксидную диановую смолу 100, дисульфид молибдена 9-11, графит скрытокристаллический 28-32, каолин 75-85, моноцианэтилдиэтилентриамин 21,5-24 (авторское свидетельство СССР 1177321, МКИ C09D 3/58, C08L 63/02, опубл. 07.09.85, Бюл. №33). Недостатком данной композиции является высокая вязкость (245-304 Па·с при 25°С), поэтому нанесение покрытия на поверхность возможно лишь шпателем, и низкая адгезия к металлическим поверхностям (прочность клеевого соединения Ст.3/Ст.3 при равномерном отрыве 33-40 МПа, при сдвиге 15-18 МПа).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является композиция для антифрикционных покрытий деталей станков и приборов, имеющих в конструкциях узлы трения скольжения. Композиция содержит (мас.ч): эпоксидную смолу 100; бутилглицидиловый эфир 13-17; графит 35-40; моноцианэтилдиэтилентриамин 25.5-29.1; полиметилсилоксан 0.14-0.18 и полиметилфенилсилоксан 0.1-0.4. Композицию получают смешением при 18-25°С эпоксидной смолы и бутилглицидилового эфира с последующим введением в смесь графита, полиметилсилоксана и полиметилфенилсилоксана. Моноцианэтилдиэтилентриамин вводят в композицию непосредственно перед применением. Антифрикционное покрытие получают путем свободной заливки композиции в зазор, образуемый между деталью, на который наносится композиция, и окончательно обработанной сопряженной деталью, на которую наносится слой разделительного состава толщиной 2-3 мкм, позволяющий демонтировать детали после отверждения композиции. Толщина отвержденного покрытия составляет 1.5-2.0 мм. Недостатком известной композиции является то, что она имеет недостаточно низкую вязкость (вязкость смоляной части 1.2-2.2 Па·с при 25°С), невысокую адгезию (прочность клеевого соединения Ст.3/Ст.3 при равномерном отрыве 23-41 МПа, при сдвиге 21-29 МПа), ограничения по толщине покрытия (1.5-2.0 мм), сложную технологию нанесения покрытия [авторское свидетельство СССР 1376544, МКИ C08L 63/02, C08J 5/16, опубл. 07.08.91, Бюл.29].

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении вязкости получаемой композиции, повышении адгезии и ударной прочности покрытия и расширении диапазона толщин получаемых покрытий.

Технический результат достигается тем, что в способе получения антифрикционного покрытия, включающем смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, графит и отвердитель, и нанесение на поверхность, новым является то, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с графитом, затем вводят глицидиловый эфир кислот фосфора с диспергированными углеродными нанотрубками и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают при следующем соотношении компонентов:

эпоксидный олигомер 100 мас.ч.,
глицидиловый эфир кислот фосфора 15-25 мас.ч.,
графит 20-30 мас.ч.,
углеродные нанотрубки 0.01-0.1 мас.ч.
отвердитель стехиометрическое количество

где в качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора используют триглицидилфосфат, диглицидилфосфат и диглицидилметилфосфонат.

В таблице 1 представлены примеры составов предлагаемых антифрикционных градиентных покрытий. В таблице 2 приведены свойства антифрикционных градиентных покрытий по примерам, определенные по результатам испытаний композиций и покрытий на их основе.

В качестве эпоксидной смолы использовали смолы марок: ЭД-20, ЭД-16, ЭД-8 (ГОСТ 10587-84), Э-40 (ОСТ 10-416-76). В качестве графита может быть использован скрыто кристаллический графит марки ГЛС-1 (ГОСТ 5420-74).

В качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора использовали: триглицидилфосфат (ТГФТ), диглицидилметилфосфат (ДГФТ), диглицидилметилфосфонат (ДГМФ).

Все используемые глицидиловые эфиры кислот фосфора - прозрачные бесцветные нелетучие трудногорючие жидкости с низкой вязкостью (0.001-0.002 Па·с при 25°С) и содержанием эпоксидных групп 38-48% (Степашкина Л.В., Ризположенский Н.И. Синтез и свойства глицидиловых эфиров кислот фосфора // Изв. АН СССР. Сер. хим. - 1967. N3. - С.607-610).

В качестве углеродных нанотрубок использовали многослойные пакетированные нанотрубки марки «Таунит» (А.Ткачев, С.Мищенко, В.Негров, Н.Меметов, А.Пасько, С.Блинов, Д.Турлаков. Промышленное производство углеродного наноматериала «Таунит» // Наноиндустрия. - 2007. N2. - С.24-26).

В качестве отвердителя использовали: моноцианэтилдиэтилентриамин (УП-0633М, ТУ 6-05-1863-78), эвтектику 4,4'-диаминодифенилметана и метафенилендиамина (УП-0638, ТУ 6-09-15-295-77), N-крезилэтилендиамин (АФ-2, ТУ 2494-511-0020333521-94), полиэтиленполиамин (ПЭПА, ТУ 6-02-594-80), изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА, ТУ 6-09-3321-73).

В качестве графита использовали скрытокристаллический графит марки ГЛС-1 (ГОСТ 5420-74).

Способ изготовления антифрикционных градиентных полимерных покрытий может быть осуществлен следующим образом. Эпоксидную смолу смешивают с графитом при температуре 40-80°С с последующим охлаждением до 18-25°С. Углеродные нанотрубки диспергируют в глицидиловом эфире кислот фосфора. Непосредственно перед применением вводят отвердитель и смешивают полученные композиции.

Соотношение эпоксидной смолы и глицидилового эфира кислот фосфора соответствует области их несовместимости. При этом образуется эмульсия типа «масло в воде», которая начинает постепенно расслаиваться за счет разности плотностей эпоксидных смол и глицидиловых эфиров кислот фосфора. В верхней части покрытия образуется повышенная концентрация эпоксидной смолы, наполненной графитом, что позволяет значительно снизить количество графита для получения минимального коэффициента трения и, таким образом, снизить вязкость композиции и повысить ее ударную прочность. Поверхность покрытия, состоящая из эпоксидного олигомера, графита и отвердителя, обеспечивает низкий коэффициент трения, высокую износостойкость и хорошие прочностные характеристики. На металлической поверхности в нижней части покрытия образуется композиция, не содержащая графита и состоящая в основном из глицидилового эфира кислот фосфора, углеродных наночастиц и отвердителя, что обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности металла предлагаемой композицией, высокую прочность и адгезию покрытия.

Отверждение композиции проводят в зависимости от активности отвердителя при температуре 18-150°С в течение 0.5-24 ч.

Антифрикционное покрытие получают напылением, нанесением кисточкой или шпателем, окунанием, свободной заливкой и любым другим удобным способом. Толщину покрытия можно варьировать от 50 мкм до 10 мм.

Коэффициент трения Ктр определяли в паре с чугуном при давлении 0.5 МПа, скорости скольжения 0.8 мм/мин (ГОСТ 11629-75). Износостойкость определяли по ГОСТ 20811-75. Разрушающее напряжение при сжатии σсж определяли по ГОСТ 4651-82, прочность клеевого соединения Ст3/Ст3 при сдвиге - по ГОСТ 14759-69, прочность клеевого соединения Ст3/Ст3 при равномерном отрыве σр.о. - по ГОСТ 14760-69, ударную вязкость (а) - по ГОСТ 4647-80. Вязкость η определяли по времени истечения определенного объема композиции через капилляр вискозиметра типа ВПЖ-1. Жизнеспособность композиции τж определяли путем измерения времени с момента введения отвердителя до момента резкого возрастания вязкости при 20°С.

Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемая композиция (примеры 1-45) имеет по сравнению с прототипом более низкую вязкость, более высокую адгезию к металлу, более высокую ударную прочность при толщине покрытия от 50 мкм до 10 мм и различных способах нанесения.

Способ получения антифрикционных градиентных покрытий, включающий смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, графит и отвердитель, и нанесение на поверхность, отличающийся тем, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с графитом, затем вводят глицидиловый эфир кислот фосфора с диспергированными углеродными нанотрубками и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

эпоксидная смола 100
глицидиловый эфир кислот фосфора 15-25
графит 20-30
углеродные нанотрубки 0,01-0,10
отвердитель стехиометрическое количество,

где в качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора используют триглицидилфосфат, диглицидилфосфат, диглицидилметилфосфонат.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся композициям для получения покрытий, которые могут быть использованы в авиастроении, автомобилестроении, строительстве, химической промышленности.
Изобретение относится к композитным материалам и изделиям из них с электропроводным защитно-декоративным покрытием диэлектрической основы, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности.
Изобретение относится к ремонту дефектных участков покрытия из неорганической силикатной эмали, нанесенной на металлическую поверхность санитарно-технического оборудования.
Изобретение относится к антикоррозионным композициям для защиты от коррозии магистральных трубопроводов, стальных поверхностей, эксплуатируемых в условиях воздействия нефтепродуктов, пресной и морской воды.
Изобретение относится к полимерным составам для получения защитных покрытий на основе эпоксидных связующих, для защиты конструкций из различных металлов и полимерных композиционных материалов.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для получения антикоррозионных пожаробезопасных биостойких покрытий на различных материалах.
Изобретение относится к области производства композиций для изготовления электропроводных защитно-декоративных покрытий диэлектрических материалов. .
Изобретение относится к составам для получения защитных полимерных покрытий на основе эпоксидных смол, предназначенных для защиты деталей и элементов конструкций из алюминиевых сплавов и сталей от абразивного износа при истирании во время эксплуатации изделий.
Изобретение относится к области получения полимерных покрытий, а именно к получению полимерного покрытия на основе эпоксидной композиции. .

Изобретение относится к области получения высокомолекулярных соединений, а именно к способу получения молекулярно импринтированного капрона. .
Изобретение относится к области создания эпоксидных связующих для полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе волокнистых углеродных наполнителей, которые могут быть использованы в авиационной, космической, машино-, судостроительной промышленности и других областях техники.

Изобретение относится к эпоксидным композициям и может применяться в машиностроении. .

Изобретение относится к связующим и способам их получения для препрега. .
Изобретение относится к способам получения огнестойкого связующего для создаваемых в пултрузионном процессе композиционных материалов и к огнестойкому связующему и изделию.

Изобретение относится к эпоксидному связующему для армированных пластиков и может использоваться в машиностроении, ракетно-космической технике, авиастроении, для транспортировки и хранения легковоспламеняющихся и взрывчатых веществ.

Изобретение относится к области получения эпоксидных композиций для верхнего слоя покрытия полов с пониженной горючестью. .
Изобретение относится к получению, полимерных композиций для эпоксидных пенокомпаундов, применяемых в качестве герметизирующего материала для изделий радиотехнического назначения.

Изобретение относится к композиции эпоксидного порошкового покрытия и к способу ее получения. .
Изобретение относится к композиции для пенокомпаунда, используемого для заливки изделий радио- и электротехнического назначения, включающей в мас.ч.: 75-85 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, триглицидиловые эфиры полиоксипропилентриола 43,5-49,3 Лапроксида-703 и 10,5-11,9 Лапроксида-301, 30-34 этилендиаминометилфенола АФ-2, 30-34 низкомолекулярной полиамидной смолы ПО-300, 15-17 полигидросилоксановой жидкости 136-41, 1,5-1,7 пенорегулятора Пента-483, 1,5-1,7 катализатора К-1 марки А, 3,7-4,3 этилсиликата-40 и 0,02-0,03 ацетона.
Изобретение относится к клеевой теплопроводящей композиции, предназначенной для крепления деталей с целью отвода тепла от греющихся элементов изделий радиотехнического назначения и для охлаждения теплонагруженных узлов и деталей, работающих в условиях ударных и вибрационных нагрузок.
Изобретение относится к огнезащитным вспучивающимся композициям для получения покрытий, которые могут быть использованы в авиастроении, автомобилестроении, строительстве, химической промышленности.

Изобретение относится к способу получения антифрикционных покрытий и может использоваться в машиностроении, в частности для станков и приборов, имеющих в конструкции узлы тренияскольжения

Наверх