Антифрикционный полимерный композиционный материал


 


Владельцы патента RU 2525492:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в материаловедении для изготовления деталей смазываемых и несмазываемых узлов трения машин и агрегатов. Антифрикционный полимерный композиционный материал включает политетрафторэтилен, дисульфид молибдена, ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г и углеродные нанотрубки. Изобретение позволяет повысить износостойкость композиционного материала, снизить трудоемкость его изготовления, а также повысить надежность и долговечность соответствующих узлов трения машин в 1,9 раза без увеличения потерь мощности. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к антифрикционным полимерным композиционным материалам, предназначенным для изготовления деталей смазываемых и несмазываемых узлов трения машин и агрегатов.

Известны антифрикционные полимерные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена, например, антифрикционный композиционный материал (А.С. №1812190 МПК C08J 5/16). Он содержит политетрафторэтилен (ПТФЭ), порошки дисульфида молибдена, оловянно-свинцовой бронзы и углеродный наполнитель в виде углеродного волокна с длиной волокон 0,05-0,5 мм. Углеродные волокна получают из выдержанного в течение 48 часов в жидком фреоне карбонизированного углеволокнистого материала, высушенного и измельченного в присутствии порошка ПТФЭ до волокон указанной длины.

Известным композиционным материалам присущи недостатки, ограничивающие область их применения и снижающие надежность и долговечность узлов трения машин. Основным недостатком является недостаточная износостойкость известных композиционных материалов. Кроме того, технология подготовки углеродного материала и порошка бронзы достаточно сложна и малопроизводительна (длительная обработка углеродного материала в жидком фреоне и последующая сушка, длительная обработка порошка бронзы в водородной среде для восстановления окисленных частиц бронзы), но необходима для усиления адгезионного взаимодействия компонентов материала с полимерной матрицей.

Известен также полимерный антифрикционный композиционный материал (Патент на изобретение №2307130 С1), который содержит компоненты в следующем соотношении, масс. %: политетрафторэтилен - 81,5-87,0; дисульфид молибдена - 1,5-2,0; скрытокристаллический графит - 6,0-10,0; углеродное волокно - 4,0-7,0 с длиной волокон 0,05-0,5 мм. Этот материал наиболее близок по своей физической сущности к предлагаемому композиционному материалу, однако этому известному материалу также присущи недостатки, снижающие технический уровень, надежность и долговечность узлов трения и в целом машин, где применяются детали узлов трения, изготовленные с использованием этого материала, поскольку его износостойкость остается недостаточной и не удовлетворяет современным требованиям к надежности и долговечности узлов трения и машин в целом. Кроме того, технология подготовки углеродного волокна и контроля длины волокон достаточно сложна и трудоемка.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и снижение трудоемкости изготовления композиционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в антифрикционном полимерном композиционном материале, включающем политетрафторэтилен, дисульфид молибдена и два углеродных наполнителя, один из которых представляет собой ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, согласно заявленному изобретению вторым углеродным наполнителем служат углеродные нанотрубки, причем компоненты взяты в следующем соотношении масс: политетрафторэтилен 86-95%; дисульфид молибдена 1,0-2,3%; скрытокристаллический графит 1,5-6%; углеродные нанотрубки 1,0-3,8%. Данное техническое решение позволяет исключить длительную и трудоемкую операцию подготовки и измельчения углеродного волокна. Повышение износостойкости композиционного материала достигается благодаря чрезвычайно высокой структурно-энергетической активности нового наноразмерного компонента - углеродных нанотрубок (УНТ), выполняющего роль структурно-активного модификатора полимерной матрицы. Он оказывает существенное влияние на адгезионное взаимодействие компонентов, эффективность структурообразующих процессов и способствует формированию аморфно-кристаллической плотноупакованной структуры полимерного нанокомпозита с повышенными триботехническими свойствами.

Пример. Для изготовления композиционного материала берут политетрафторэтилен - фторопласт-4 марки ПН в количестве 90 мас.% от массы образца, дисульфид молибдена 1,5 мас.%, скрытокристаллический графит - 6 мас.% и углеродные нанотрубки - 2,5 мас.% и смешивают в смесителе с частотой вращения ротора не менее 7000 мин-1 в течение 2,0-2,5 мин. Композиционную смесь равномерно засыпают в пресс-форму и прессуют при давлении 90-100 МПа. Отпрессованную заготовку спекают в печи при температуре 360±5°С с выдержкой при названной температуре из расчета 8-9 мин на 1 мм толщины стенки заготовки. Нагрев заготовок до температуры спекания производят со скоростью 1,5-2,0 град/мин, охлаждение от температуры спекания до 327°С - со скоростью 0,3-0,4 град/мин и от 327°С до 20-25°С охлаждают вместе с печью.

Оценку степени повышения триботехнических свойств предлагаемого композиционного материала и определение оптимального содержания компонентов производили путем изготовления образцов предлагаемого материала по технологии, описанной в примере, и последующего испытания. В таблице 1 приведены составы четырех композиций и показатели триботехнических свойств (скорость изнашивания, коэффициент трения) материалов.

Таблица 1
Состав композиционных материалов Свойства материалов
Композиция Содержание, масс.% Скорость изнашивания, г/ч·10-4 Коэффициент трения
ПТФЭ СКГ MoS2 УНТ
1 90,0 6 1,5 2,5 10,2 0,09
2 94,2 1,5 1,2 3,1 11,4 0,08
3 91,7 4,5 1,9 1,9 8,2 0,07
4 91 3 2,3 3,7 13,4 0,08

Приведенные в таблице результаты показывают, что заявленный полимерный композиционный материал имеет среднее значение скорости изнашивания 10,8·10-4 г/ч и коэффициент трения 0,08. В то же время прототип имеет средние показатели триботехнических свойств - 20,2·10-4 г/ч и 0,078 (см. Патент на изобретение №2307130). Таким образом, заявленный антифрикционный полимерный композиционный материал имеет меньшую в 1,9 раза среднюю скорость изнашивания при почти одинаковом с прототипом коэффициенте трения.

Следовательно, применение заявленного материала, обладающего более высокой износостойкостью, обеспечит повышение надежности и долговечности соответствующих узлов трения машин в 1,9 раза без увеличения потерь мощности на трение при прочих равных условиях.

Антифрикционный полимерный композиционный материал, состоящий из политетрафторэтилена, дисульфида молибдена и двух углеродных наполнителей, один из которых представляет собой ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, отличающийся тем, что второй углеродный наполнитель представляет собой углеродные нанотрубки, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, масс.%:

политетрафторэтилен 86-95%
дисульфид молибдена 1,0-2,3%
скрытокристаллический графит 1,5-6,0%
углеродные нанотрубки 1,0-3,8%



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению полимерных композиций на основе сополимеров фторолефинов, используемых в химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в частности в узлах техники глубокого бурения.

Изобретение относится к получению резиновых смесей и может быть использовано для получения уплотнительных материалов, работоспособных в условиях агрессивных сред при высоких температурах.

Изобретение относится к смешанным композициям фторполимеров, используемым для получения покрытия. В состав композиции входят низкомолекулярный политетрафторэтилен (LPTFE) и фторированный этиленпропилен (FEP), которые находятся в форме жидкой дисперсии частиц со средним размером частиц 1,0 мкм или менее.
Изобретение относится к области материаловедения. Способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена включает предварительную физико-химическую обработку порошка ультрадисперсного детонационного алмаза, механическое диспергирование смеси порошков политетрафторэтилена и ультрадисперсного детонационного алмаза, прессование и термическое спекание композита в инертной среде.
Изобретение относится к полимерным композитным антифрикционным материалам. .

Изобретение относится к применению состава для изготовления минимум одной детали регулирующего устройства автомобиля. .

Изобретение относится к композициям для получения резиновых смесей, используемых в различных отраслях промышленности, где требуются высокие термоагрессивостойкие свойства.

Изобретение относится к экономически выгодному способу синтеза продукта на основе политетрафторэтилена и диоксида кремния, используемого как в качестве самостоятельного антифрикционного материала, так и в качестве антифрикционной добавки.
Изобретение относится к области производства антифрикционных композиционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении деталей узлов трения машин и агрегатов, в частности накладок на клинья гасителя колебаний тележки грузового вагона, устойчивых к фрикционным воздействиям, возникающим в процессе эксплуатации.
Изобретение относится к композиционным полимерным материалам и способу их получения. Нанокомпозиционный полимерный материал получают путем совместной конденсации на подложке паров сульфидов металлов и дихлор-п-ксилилена, полученного пиролизом α,α'-дихлор-п-ксилола, в вакууме с образованием пленок полимерной пленки.

Изобретение относится к области полимерных строительных гидроизоляционных материалов, применяемых в производстве и ремонте кровли, герметиков и ремонтных материалов, используемых для гидроизоляционной защиты бетонных, кирпичных и т.п.

Изобретение относится к компаундам на основе термореактивных смол и может быть использовано для пропитки и герметизации конденсаторов, обмоток транзисторов, трансформаторов в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к вибропоглощающим составам. Композиция содержит, мас.%: эпоксидную диановую смолу - 17,0-30,0; моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва - 10,0-17,0; тальк - 22,0-40,0; графит - 2,0-6,0; порошок ферритовый стронциевый - 7,0-20,0; микрослюду - 5,0-12,0; инженерную глину на основе обогащенных бентонитов и сепиолитов - 2,5-9,5; отвердитель аминофенольный - 7,0-11,0.

Изобретение относится к получению металл-полимерных композиционных материалов, предназначенных для применения в радиотехнической аппаратуре в качестве радиопоглощающих и экранирующих материалов.
Изобретение относится к антифрикционному композиционному материалу на основе полимеров для создания узлов трения, работающих всухую. Композиционный материал состоит, мас.%: полиэтилен 277 - 50-55 и медный поликомплекс полиакриламида - 50-45.

Изобретение относится к радиопоглощающему материалу, содержащему полимерное связующее и наполнитель, состоящий из порошкообразного карбонильного железа. При этом в наполнитель введены дискретные углеродные волокна в соотношении, мас.%: дискретные углеродные волокна 40-10, порошкообразное карбонильное железо 60-90, при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее 85-15, наполнитель 15-85.
Изобретение относится к мембранной технологии, в частности к получению антибактериальных полимерных мембран, и может быть использовано для очистки воды и водных растворов в пищевой, фармацевтической отраслях промышленности, в медицине.

Изобретение относится к светопреобразующему укрывному материалу для теплиц и к композиции для получения такого материала и может применяться в сельском хозяйстве и растениеводстве для выращивания растений в защищенном грунте.

Группа изобретений относится к содержащему древесный уголь пластмассовому упаковочному материалу и к способу его изготовления. Пластмассовый упаковочный материал решает проблемы, вызванные невозможностью смешивания древесного угля и смолы за счет недостатков механических свойств, явления агрегации, ощущения инородных тел, дефектных форм и неудовлетворительного качества.
Наверх