Способ получения фрикционных полимерных материалов


 


Владельцы патента RU 2430936:

Колесников Игорь Владимирович (RU)
Котляр Семён Менашевич (RU)
Колесников Владимир Иванович (RU)
Бочкарёв Николай Алексеевич (RU)
Сафонов Валерий Григорьевич (RU)
Лапицкий Александр Валентинович (RU)
Сычев Александр Павлович (RU)
Седов Михаил Петрович (RU)

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок в железнодорожном и автомобильном транспорте, в подъемных кранах, муфтах сцепления, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов. Способ заключается в предварительной обработке бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков на пластификационном оборудовании с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными. При этом соотношение волокно-смола составляет от 95-5 до 60-40. Затем вводят специальную добавку 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине. При этом материал содержит, мас.ч.: каучук 100, сера 1-15, тиурам 0,04-2,0, 2-меркаптобензтиазол 0,3-4,0, порошковый наполнитель 10-100, пропитанный волокнистый наполнитель 15-100, эмульсия карбонила металла - 0,5-10,0. Изобретение позволяет повысить прочностные показатели и износостойкость фрикционных полимерных материалов, улучшить условия труда в процессе смешения компонентов. 2 табл.

 

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок в железнодорожном и автомобильном транспорте, в подъемных кранах, муфтах сцепления, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов и др. целей.

Известны фрикционные полимерные материалы и способ их получения на основе бутадиеновых каучуков, содержащих вулканизирующие добавки - серу, тиурам и другие серосодержащие соединения и включающие минеральные порошки, неорганические волокна и металлическую стружку (см. Энциклопедия полимеров. Т.3. Издание Советская энциклопедия, М.: 1977, стр.786-788. Аналог 1).

Недостатками такого способа являются низкие прочностные показатели материала в связи с плохой адгезией каучука к волокнам, образование пыли из волокон, особенно асбестовых, опасных для здоровья персонала, и недостаточно высокие фрикционные свойства.

Описан также способ повышения фрикционно-износных свойств фрикционного изделия за счет предварительного деструктивного воздействия на армирующие (преимущественно полимерные) волокна (см. патент RU 2.114.332 (13) С1 Аналог 2).

Деструктивное воздействие на волокна хотя и несколько повышает адгезию каучуков к их поверхности, но несомненно приводит к уменьшению разрывной прочности полимерных волокон и к разрушению хрупких неорганических волокон, в первую очередь стеклянных. Поэтому указанный способ не позволяет существенно повысить прочностные показатели фрикционных изделий.

Более эффективный способ получения фрикционного полимерного материала описан в ближайшем прототипе (см. патент RU 2.175.335 С2 от 27.04.1999 г.). Он заключается в введении в процессе пластикации каучука эпоксидного компонента - твердого сплава эпоксидных смол с 4,4′ диоксидифенилсульфоном и фенолоформальдегидной смолой. Приведенный способ позволяет повысить прочностные показатели и износостойкость тормозного сопряжения.

Недостатком материала, получаемого в соответствии с ближайшим прототипом, является недостаточно равномерное распределение эпоксидного компонента на границе волокно-каучук и, как следствие, неполная реализация адгезионного эффекта.

В процессе эксплуатации фрикционных материалов, содержащих серу, последняя диффундирует в поверхность сопряжения, в результате чего возникают негативные сегрегационные явления, вызывающие деструкцию поверхности железнодорожного колеса.

Целью заявляемого способа является существенное повышение прочностных показателей и износостойкости фрикционных полимерных материалов, исключение образования волокнистой пыли и улучшение условий труда в процессе смешения компонентов, а также нейтрализация образующейся в процессе эксплуатации серы.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения фрикционных полимерных материалов осуществляется путем предварительной обработки на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными, при соотношении волокно ÷ смола от 95÷5 до 60÷40 и специальной добавки 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине, при этом материал содержит в мас.ч.:

Каучук 100
Сера 1÷15
Тиурам 0,04÷2
2-Меркаптобензтиазол 0,3÷4
Порошковый наполнитель 10÷100
Пропитанный волокнистый наполнитель 15÷100
Эмульсия карбонила металла в триэтаноламине 0,5÷10

Пример 1

Приготовление водорастворимой эпоксидной смолы марки Этал АК-732.

В раствор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают 50 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20, 30 мас.ч. эпоксидной алифатической смолы марки ТЭГ-1 (диглицидиловый эфир триэтиленгликоля) и 20 мас.ч. диэтиленгликоля. Взаимодействие компонентов происходит в результате их перемешивания при 30°С в течение 60 мин. После этого к продукту добавляют 100 мас.ч. дистиллированной воды и при 80°С перемешивают в течение 40 мин. Полученный продукт сливают в емкости и перед использованием доводят до нужной концентрации.

Пропитка волокна

В лопастной смеситель загружают 200 мас.ч. растворенной в воде эпоксидной смолы, представляющей собой тройной продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными, марки АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06) с содержанием сухого остатка 30%. Далее в смеситель загружают 200 мас.ч. рубленого стекловолокна (ТУ 5952-061-05763895-2003) и перемешивают в течение 10 минут. Смесь выгружают на противень и сушат до остаточного содержания воды не более 0,5%.

Получение фрикционного материала

В резиносмеситель типа РСВД 140-20 загружается 100 мас.ч. бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924), 8 мас.ч. серы, технической молотой природной сорта 9995, 1 мас.ч. тиурама (ГОСТ 740), 2 мас.ч. 2-меркаптобензтиазола (ГОСТ 739), 45 мас.ч. порошкового наполнителя, состоящего из смеси - глинозем (ГОСТ 30558), графит кристаллический (ГОСТ 5279), крошка диатомитовая обожженная (ТУ 5761-003-25310144-99), концентрат баритовый (ГОСТ 4682) в равном соотношении. Далее в резиносмеситель загружают 60 мас.ч. стекловолокна, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, в соотношении стекловолокно + смола 75÷25. Перемешивание осуществляют при 80°С в течение 25 минут, после чего загружается 5 мас.ч. жидкого пентакарбонила железа в виде 2% эмульсии в триэтаноламине (ТУ 6-02-982-75).

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1, но с изменением состава в соответствии с таблицей 1.

Свойства получаемого фрикционного материала приведены в таблице 2.

Заявляемый способ позволяет значительно повысить прочностные показатели получаемых фрикционных материалов (см. таблицу 2) и нейтрализовать в основном выделяющуюся в процессе эксплуатации серу. Волокна, пропитанные водным раствором эпоксидной смолы, в отличие от непропитанных несравненно лучше сохраняются в процессе смешения с каучуком. Например, стеклянное волокно на вальцах или в резиносмесителе разрушается до размеров длиной менее 0,5 мм, а пропитанное практически сохраняет свой исходный размер, что является важнейшим фактором повышения армирующего эффекта.

Не менее важным является устранение пылеобразования при использовании водного раствора эпоксидной смолы.

Введение в состав материала эпоксидной смолы весьма существенно повышает адгезию каучука к волокну и металлическому каркасу тормозной колодки.

Таблица 2
Свойства изделий, получаемых из фрикционных полимерных материалов по примерам 1÷7 в сравнении с аналогом и прототипом
Наименование показателя Величина показателя
1 2 3 4 5 6 7 Аналог 1 Энциклопедия полимеров Прототип RU 2.175.335
1 Прочность при изгибе, МПа 100 90 105 98 98 100 108 15 65
2 Прочность при растяжении, МПа 76 80 85 88 86 90 92 35 37
3 Коэффициент трения по ГОСТ 10791 0,54 0,52 0,53 0,52 0,52 0,52 0,49 0,38 0,56
4 Износ по ГОСТ 10791 0,07 0,06 0,06 0,07 0,06 0,07 0,06 0,11 0,05
5 Содержание свободной серы через 6 месяцев эксплуатации, % от веса материала <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 - 0,2

Способ получения фрикционных полимерных материалов, заключающийся в предварительной обработке на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными, при соотношении волокно-смола от 95-5 до 60-40 и специальной добавки 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине, при этом материал содержит, мас.ч.:

каучук 100
сера 1-15
тиурам 0,04-2,0
2-меркаптобензтиазол 0,3-4,0
порошковый наполнитель 10-100
пропитанный волокнистый наполнитель 15-100
эмульсия карбонила металла в триэтаноламине 0,5-10,0


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к резиновой промышленности, может применяться в уплотнительных деталях в подвижных узлах механизмов. .

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству ряда резиновых смесей, имеющих в своем составе минеральные наполнители. .
Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов и локомотивов, для автотранспорта, подъемных кранов, дисков сцепления и других изделий.
Изобретение относится к способу получения резиновых смесей на основе высокомолекулярных карбоцепных каучуков и резин общего и специального назначения. .
Изобретение относится к резинотехнической промышленности, в частности к производству полимерных композиций для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений повышенной долговечности.

Изобретение относится к резинотехническому производству, а именно к резиновым смесям для изготовления морозостойких и маслостойких железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений.

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается резиновой смеси для шин, функционирующих в спущенном состоянии. .

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов и локомотивов, для автотранспорта, подъемных кранов, конструкционных изделий в машиностроении и других изделий.
Изобретение относится к получению полимерной противостарительной пасты для резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков с невысокой вязкостью, обладающей хорошей диспергируемостью в эластомерной матрице и придающей вулканизатам высокий уровень термоокислительной стойкости, и может быть использовано в резинотехнической промышленности для получения вулканизатов с повышенной термоокислительной стойкостью.

Изобретение относится к безотходным, малоотходным и ресурсосберегающим технологиям в производстве древесно-волокнистых плит (ДВП), а также к экологии. .
Изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно - самоклеящихся кровельных и гидроизоляционных материалов. .

Изобретение относится к композиции резиновой смеси и шине. .

Изобретение относится к композиции резиновой смеси и шине. .

Изобретение относится к резиновой смеси для боковой резины и к пневматической радиальной шине. .
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновой смеси на основе маслонаполненного бутадиен- -метилстирольного каучука, и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий для различных отраслей промышленности - нефтепереработки, трубопроводного транспорта, железнодорожного транспорта, изделий бытового назначения.

Изобретение относится к резиновой смеси для шины. .
Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке нефтяного сырья термическим крекингом с получением преимущественно дорожного битума, а также фракции светлых нефтепродуктов.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано в качестве мастики для ремонта дорожных и аэродромных покрытий. .
Изобретение относится к резиновой промышленности, может применяться в уплотнительных деталях в подвижных узлах механизмов. .
Изобретение относится к эпоксидным композициям для получения заливочного пенокомпаунда и может быть использовано для заливки изделий радио- и электротехнического назначения, работающих в условиях повышенной влажности и механических воздействий.
Наверх