Антифрикционный полимерный композиционный материал


 


Владельцы патента RU 2567293:

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

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к антифрикционным полимерным композиционным материалам, предназначенным для изготовления деталей смазываемых и металлополимерных узлов трения машин и агрегатов. Антифрикционный полимерный композиционный материал включает (мас.%): политетрафторэтилен (88-93); скрытокристаллический графит (6,0-8,0); двуокись кремния (1,0-4,0%).Изобретение приводит к повышению износостойкости и снижению трудоемкости изготовления композиционного материала. 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, опубл. 30.04.1993). 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 длинны.

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 сложны и малопроизводительны (длительная обработка углеродного материала в жидком фреоне и последующая сушка, длительная обработка порошка бронзы в водородной среде для восстановления окисленных частиц бронзы), но необходимы для усиления адгезионного взаимодействия компонентов материала с полимерной матрицей.

Известен также полимерный антифрикционный композиционный материал (патент на изобретение №2307130 C1, МПК G08J 5/16, опубл. 27.09.2007), 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 надежность и долговечность узлов трения, изготовленных с использованием этого материала, поскольку его износостойкость остается недостаточно высокой и не удовлетворяет современным требованиям к надежности и долговечности узлов трения и машин в целом. Кроме того, технологии подготовки порошка бронзы и углеродного волокна с контролем длины его волокон достаточно сложны и трудоемки.

Техническим результатом изобретения является - повышение износостойкости, упрощение технологии и снижение трудоемкости изготовления изделий из композиционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в антифрикционном полимерном композиционном материале на основе политетрафторэтилена, содержащем углеродный наполнитель в виде порошка скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, согласно заявленному изобретению, вторым наполнителем служит нанопорошок двуокиси кремния (ГОСТ 18307-78), причем компоненты взяты в следующем соотношении масс. %: политетрафторэтилен 88-93%; скрытокристаллический графит 6-8%, двуокись кремния 1,0-4,0%.

Данное техническое решение позволяет исключить длительную и трудоемкую операцию подготовки и измельчения порошка бронзы.

Кроме того, упрощение технологии изготовления связано с исключением углеродного волокна из состава композиционного материала, поскольку предварительная подготовка углеродного волокна предусматривает выполнение ряда операций. Для получения углеродного волокна используют карбонизованный углеволокнистый материал (ткань) на гидратцеллюлозной основе. Ткань предварительно выдерживают в жидком фреоне не менее 48 часов, затем разрезают на небольшие кусочки размером не более 30×30 мм и помещают в мельницу для измельчения при частоте вращения ножей не менее 2800-1 мин. Следовательно, степень упрощения технологии и снижения трудоемкости изготовления изделий из заявленного композиционного материала определяется трудоемкостью выше названных операций, которые отсутствуют в технологии производства изделий из заявленного материала.

Повышение износостойкости композиционного материала достигается благодаря чрезвычайно высокой структурно-энергетической активности нового наноразмерного порошка - компонента двуокиси кремния, выполняющего роль структурно-активного модификатора полимерной матрицы. Он оказывает существенное влияние на адгезионное взаимодействие компонентов, интенсивность образования центров кристаллизации и эффективность структурообразующих процессов, что способствует формированию более плотной аморфно-кристаллической 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, скрытокристаллический графит - 8 мас. % и двуокиси кремния - 2,0 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°C 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°C - со скоростью 0,3-0,4 град/мин и от 327°C до 20-25°C охлаждают вместе с печью.

Оценку характеристик триботехнических свойств предлагаемого композиционного материала и определение оптимального содержания компонентов производили путем изготовления образцов предлагаемого материала по технологии, описанной в примере, и последующего испытания на трибометре. В таблице 1 приведены составы четырех композиций и показатели триботехнических свойств (скорость изнашивания, коэффициент трения) композиционных материалов, полученные при испытании трех образцов каждой композиции.

Приведенные в таблице результаты показывают, что заявленный полимерный композиционный материал имеет среднее значение скорости изнашивания 5,9·10-4 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 3,4 раза среднюю скорость изнашивания при одинаковом с прототипом коэффициенте трения.»

Следовательно, применение заявленного материала, обладающего более высокой износостойкостью, обеспечит повышение надежности и долговечности соответствующих узлов трения машин минимум в 3 раза без увеличения потерь мощности на трение при прочих равных условиях.

Антифрикционный полимерный композиционный материал, состоящий из политетрафторэтилена, порошка скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, отличающийся тем, что второй наполнитель представляет собой наноразмерный порошок двуокиси кремния, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен 88-93
скрытокристаллический графит 6,0-8,0
двуокись кремния 1,0-4,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к смешанным фторполимерным композициям, которые в одном типичном применении можно применять в качестве покрытия для субстрата и необязательно можно наносить на субстрат, на который ранее уже была нанесена грунтовка, или подложка, и/или промежуточное покрытие.

Изобретение относится к фторопластовой порообразующей композиции (ФПК) для создания надежной облегченной изоляции радиочастотных кабелей. Предложена ФПК, представляющая собой полимерную основу (ПМО) из смеси термопластичных фторопластов Ф-4МБ марок «Б» или «К» в виде гранул и «ВН» или «В» в виде порошка и регулятор порообразования (РП), причем ПМО взята в количестве 99,0-99,5 мас.% ФПК, а РП 0,5-1 мас.% ФПК.

Изобретение относится к способу получения электретных тонкодисперсных частиц или крупнозернистого порошка. Способ получения электретных тонкодисперсных частиц включает стадии, в которых фторсодержащий материал, который содержит винилиденфторид-гексафторпропилен-тетрафторэтиленовый тройной сополимер, эмульгируют в жидкости, которая не смешивается с фторсодержащим материалом, для получения эмульгированных или микрокапсульных частиц, затем подвергают эмульгированные или микрокапсульные частицы облучению электронным пучком, воздействию радиоактивного излучения, или обработке коронным разрядом.

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе термопластичных полимеров и может быть использовано в судостроительной, машиностроительной и других областях промышленности при изготовлении высоконапряженных узлов трения различного назначения методом спекания материала.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, торцевых уплотнений и других материалов узлов трения.
Изобретение относится к получению износоустойчивого материала из модифицированной политетрафторэтиленовой смолы. Материал получают посредством достаточного смешивания полимера поли(фенил-п-гидроксибензоата), применяемого в качестве модификатора, с политетрафторэтиленовой смолой в определенном весовом соотношении.

Изобретение относится к фторполимерной композиции, пригодной для получения покрытий, пленок и/или смешанных порошковых композиций, а также к способам нанесения покрытия на подложку.

Изобретение относится к высокочастотным композиционным диэлектрическим материалам, используемым в антенной технике и высокочастотных линиях передачи. Композиционный материал содержит уплотненный порошок фторопласта-4 с размером частиц не более 5 мкм, пропитанный связующим.
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 относится к получению полимерных композиций на основе сополимеров фторолефинов, используемых в химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в частности в узлах техники глубокого бурения.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности для изготовления эластичных резиновых элементов пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей отрасли.

Изобретение относится к многослойной проводящей пленке, токоотводу, содержащему такую пленку, батарее, содержащей токоотвод и биполярной батарее. Многослойная проводящая пленка включает в себя слой 1, включающий в себя проводящий материал, содержащий полимерный материал 1 с алициклической структурой в основной цепи и проводящие частицы 1, и слой 2, включающий в себя материал, обладающий устойчивостью к потенциалу положительного электрода.

Изобретение может быть использовано при получении высокомодульных полимерных композиций, обладающих улучшенной перерабатываемостью и повышенной усиливающей способностью.
Изобретение относится к полимерным пленочным материалам, модифицированным нанокомпозитными соединениями, предназначенным для применения в электронной промышленности, электротехнике, машиностроении.

Изобретение относится к области производства резиновых смесей и изделий из этих смесей, в частности для изготовления пневмошин. Резиновая смесь содержит каучук и наполнители.
Изобретение относится к элементу жесткости с покрытием, обеспечивающим получение усиленного волокнами продукта, в частности инфузионным способом. На элемент жесткости, выбранный из волокон, формованных волокон, нетканых материалов, трикотажа, матов с не упорядоченным расположением волокон и/или тканей, наносят композицию из твердой смолы и углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления формованных резино-технических изделий, работающих в режиме многократных изгибающих нагрузок, например в импеллерах.

Изобретение относится к резиновым смесям на основе фтористых каучуков. Резиновая смесь содержит сополимер винилиденфторида и хлортрифторэтилена и тройной сополимер винилиденфторида, гексафторпропилена и тетрафторэтилена с 0,3 мас.% функциональной группы брома, оксид магния и гидрооксид кальция в качестве активатора вулканизации и технический углерод Т-900.

Изобретение относится к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида для изготовления изделий трибологического назначения, например подшипников скольжения, а также для изготовления изделий тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука. Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука включает вулканизирующий агент, смесь ускорителей вулканизации - дибензотиазолдисульфида и дифенилгуанидина, оксид цинка, органический активатор вулканизации, модифицирующую добавку - диоксид циркония и наполнитель при соотношении компонентов, мас.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук - 100,0; сера - 2,0; оксид цинка - 5,0; стеариновая кислота - 2,0; дибензотиазолдисульфид - 1,5; дифенилгуанидин - 0,3; технический углерод - 40,0; диоксид циркония - 25,0-40,0.

Изобретение относится к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида для изготовления изделий трибологического назначения, например подшипников скольжения, а также для изготовления изделий тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, эксплуатирующихся без использования смазки.
Наверх