Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида



Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида
Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида

 


Владельцы патента RU 2616028:

Моторин Сергей Васильевич (RU)

Изобретение относится к области изготовления изделий трибологического назначения. Композиционный полимерный антифрикционный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: в качестве волокнистого наполнителя - углеродное волокно (9,2-42,8) и хаотично расположенные углеродные нанотрубки (0,02-0,74), полифенилсульфид (остальное до 100). Нанотрубки выполнены в виде однослойных или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70. Внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,5 до 100 нм, а их длина - от 0,5 до 77 мкм. Обеспечивается повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, снижение коэффициента трения, сохранение уровня стабильности коэффициента трения, сохранение на заданном уровне разрушающего напряжения при растяжении, сохранение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза при одновременном сохранении заданного предела прочности при сжатии. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полифениленсульфида, используемому для изготовления изделий различного трибологического назначения, например подшипников скольжения, применяемых в машиностроении, автомобилестроении, химической и в других отраслях машиностроения, а также для изготовления изделий для тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Известен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе литьевой термопластичной матрицы, содержащий в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, (см. патент РФ №2559454, МПК С08J 5/16, 10.08.2015 г.).

Однако известный композиционный полимерный антифрикционный материал при своем использовании в изделиях трибологического назначения имеет следующие недостатки:

- недостаточный срок службы из-за суммарного износа в паре трения,

- повышенную интенсивность линейного изнашивания внутреннего рабочего слоя скольжения при трении по стальной паре из стали 40Х (1×10-7 - 7×10-8 мкм/км),

- недостаточный комплекс эксплуатационных механических свойств, сочетающих ударную вязкость, предел прочности при сжатии и разрушающее напряжение при растяжении.

Задачей изобретения является разработка композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.

Техническим результатом является повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, снижение коэффициента трения, сохранение уровня стабильности коэффициента трения при трении по материалу контртела стали 40Х, сохранение на заданном уровне разрушающего напряжения при растяжении, сохранение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза при одновременном сохранении заданного предела прочности при сжатии.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида, характеризующийся тем, что содержит в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,5 до 100 нм, а их длина - от 0,5 до 77 мкм, при этом в качестве полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют полифениленсульфид Fortron или Tecatron, при следующем количественном содержании компонентов, мас. %:

углеродное волокно 9,2-42,8
углеродные нанотрубки 0,02-0,74
полифениленсульфид остальное до 100%

При этом в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна. При этом углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута или рубленой ленты, причем длина рубленого жгута, или рубленой ленты углеродного волокна выбрана от 1 мм до 48 мм.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида, отличительными являются:

- выбор полифениленсульфида в качестве основы литьевой термопластичной матрицы композиционного полимерного антифрикционного материала,

- выбор внешнего диаметра углеродных нанотрубок от 0,05 до 100 нм, а их длины от 0,5 до 77 мкм,

- использование в качестве полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала полифениленсульфида Fortran или Tecatron,

- выбор следующего количественного содержания компонентов, мас.%:

углеродное волокно 9,2-42,8
углеродные нанотрубки 0,02-0,74
полифениленсульфид остальное до 100%

Экспериментальные испытания изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида изделий различного трибологического назначения в составе пары трения с контртелом из стали ст.40Х с твердость 32-38 HRC показали их высокую эффективность. Было установлено, что повышен срок службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта на 14-17%, при этом износ рабочего слоя скольжения предложенной втулки при трении по полированной стальной паре из стали 40Х составил 6×10-8 - 9×10-9 мкм/км. Достигнуто повышение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза до уровня 52,3-63,0 кДж/м2, сохранен предел прочности при сжатии на уровне 165-184 МПа при одновременном сохранении разрушающего напряжения при растяжении на уровне 178-212 МПа. Одновременно установлено, что предложенные втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта имеют коэффициент трения при трении по полированной поверхности контртела из стали 40Х с твердость 32-38 HRC в пределах 0,09-0,14 при сохранении стабильности коэффициента трения на уровне 0,88-0,94.

В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида, использованного для изготовления, например втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта, а в таблице 2 показаны штатные характеристики предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.

Исследования ударной вязкости проводилось на маятниковом копре по методу Шарпи на образцах типа 2 без надреза по ГОСТ 4647-80. Исследование характеристик трения (характеристики трибологии) втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта, изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида, проводилось на машине трения УМТ 2168.

Технология изготовления изделий из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида с рабочими поверхностями скольжения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя литье под давлением в литьевой машине изделий заданных геометрических форм из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.

Изготовленные из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида детали трения по сравнению с известным композиционным полимерным антифрикционным материалом-прототипом имеют увеличенный эксплуатационный ресурс за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, обладают износом рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х на уровне 6×10-8 - 9×10-9 мкм/км, ударной вязкостью по Шарпи на образцах без надреза на уровне 52,3-63,0 кДж/м, при этом сохранен предел прочности при сжатии на уровне 165-184 МПа при одновременном сохранении разрушающего напряжения при растяжении на уровне 178-212 МПа. Изготовленные из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала, например, втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, имеют коэффициент трения при трении по полированной поверхности контртела из стали 40Х с твердостью 32-38 HRC в пределах 0,09-0,14 при сохранении стабильности коэффициента трения на уровне 0,88-0,94.

1. Композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида, характеризующийся тем, что содержит в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,5 до 100 нм, а их длина от 0,5 до 77 мкм, при этом в качестве полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют полифениленсульфид Fortron или Tecatron, при следующем количественном содержании компонентов, мас.%:

углеродное волокно 9,2-42,8
углеродные нанотрубки 0,02-0,74
полифениленсульфид остальное до 100%

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна.

3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута, или рубленой ленты, при этом длина рубленого жгута или рубленой ленты углеродного волокна выбрана от 1 мм до 48 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащий серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод П-324, тетраметилтиурамдисульфид, 2-меркаптобензотиазол, дитиоморфолин, канифоль сосновую, белую сажу и модифицирующую добавку - фосфорборазотсодержащий олигомер, материал, отличается тем, что содержит фосфорборазотсодержащий олигомер, предварительно обработанный коллоидной кремнекислотой в виде белой сажи БС-120, при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов пакеров, которые применяются в нефтегазодобывающей промышленности для герметизации скважин.

Настоящее изобретение относится к электропроводящему углеродному волокну, состоящему из нитей углеродного волокна. Описано электропроводящее углеродное волокно, состоящее из нитей углеродного волокна, которые включают в себя металлическое покрытие, в котором нити углеродного волокна включают в себя присутствующий на металлическом покрытии состав на основе по меньшей мере одного полимерного связующего, которое содержит электропроводящие наночастицы, и концентрация металлического покрытия составляет 8-25 мас.%, а концентрация электропроводящих наночастиц - 0,1-1 мас.%, в каждом случае считая на массу углеродного волокна, снабженного металлическим покрытием и составом.

Изобретение относится к электропроводящей композиции, обладающей свойствами пониженной горючести, которая может быть использована в кабельной технике для производства контрольного электропроводящего слоя по оболочке силовых кабелей среднего и высокого напряжения.

Изобретение относится к каучуковой композиции, включающей каучуковый компонент и полимер фарнезена. Композиция содержит каучуковый компонент, выбранный из группы, состоящей из синтетического каучука и природного каучука; полимер фарнезена со среднемассовой молекулярной массой от 25000 до 500000 в количестве 0,5-50 мас.ч.

Изобретение относится к резиновой композиции, в частности, для протектора шины. Предложена резиновая композиция на основе по меньшей мере одного диенового эластомера, усиливающего наполнителя, пластифицирующей углеводородной смолы, а также вулканизационной системы.

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука содержит серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод, тетраметилтиурамдисульфид, 2-меркаптобензтиазол, канифоль сосновую, белую сажу и фосфорборазотсодержащий олигомер, материал отличается тем, что дополнительно содержит алюмосиликатные полые микросферы, предварительно обработанные фосфорборазотсодержащим олигомером при 80°C, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 100,0, сера 2,0, тетраметилтиурамдисульфид 0,75, 2-меркаптобензтиазол 1,5, оксид цинка 5,0, стеарин 1,0, технический углерод П-324 2,0, канифоль сосновая 3,0, белая сажа БС-120 30,0, алюмосиликатные полые микросферы 5,0, фосфорборазотсодержащий олигомер 1,0-3,0.
Изобретение относится к сшиваемой серой гуммирующей смеси для армирования пневматических шин. Гуммирующая смесь содержит из расчета на 100 массовых частей общего количества каучуков в смеси от 70 до 100 мас.ч.

Изобретение относится к дисперсиям проводящих нанонаполнителей в полимерных матрицах, к композитам, полученным из указанных дисперсий, и к способам их получения. Способ получения композиции включает смешивание или диспергирование первой композиции, содержащей один или более проводящих нанонаполнителей и один или более полиарилэфирсульфоновых термопластичных полимеров (A), с или в одном или более предшественниках (P) неотвержденной термореактивной смолы и необязательно одном или более отверждающих агентах для указанной смолы.

Изобретение относится к каучуковой композиции, содержащей каучуковый компонент и полифарнезен. Композиция содержит каучуковый компонент, выбранный из синтетического и природного каучука, а также полимер фарнезена со средней молекулярной массой не менее 2000 и менее 25000 в количестве от 0,5 до 30 мас.ч.

Изобретение относится к антифрикционным материалам. Антифрикционный композиционный материал на основе бронзофторопласта с наполнителем состоит из оловянно-свинцовистой бронзы, фторопласта и ультрадисперсных алмазов при следующем соотношении компонентов масс.%: фторопласт - 5-6; ультрадисперсные алмазы - 0,065-0,187; оловянно-свинцовистая бронза - остальное.

Изобретение относится к области радиационно-химических технологий получения полимерных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), широко используемого в различных областях техники: автомобильной, авиационной, медицинской, космической, химической и др..

Вкладыш трения выполнен Н-образной формы и размещается между внутренней поверхностью трения корпуса поглощающего аппарата и его фрикционными элементами в выполненных на цилиндрической поверхности каждого подвижного фрикционного элемента пазах.

Изобретение относится к отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции для формирования самосмазывающейся прокладки. Отверждаемая ультрафиолетовым излучением полимерная композиция для самосмазывающейся прокладки включает: (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, описываемое формулой (1): в которой «X» представляет группу, которая содержит акрилоильную группу и состоит только из С, Н и О, а «Y» и «Z» представляют группы, каждая из которых состоит только из С, Н и О, и политетрафторэтиленовую смолу в качестве твердого смазочного материала, причем (мет)акрилатное соединение, имеющее цикл изоциануровой кислоты, содержится в количестве от 20% по весу до 90% по весу, и политетрафторэтиленовая смола содержится в количестве от 10% по весу до 50% по весу относительно общего количества отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной композиции.

Опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки выполнено из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или его смесь со стекловолокном, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70.

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

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 химической промышленности и касается способа получения добавки на основе экологически чистой полиамидокислоты в виде твердых волокон, устойчивой при хранении, которая при переводе в солевое состояние может найти применение для получения композиционных материалов и покрытий по металлу.

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 в машиностроении для изготовления деталей узлов трения, обеспечивающих высокий и стабильный в течение длительного времени коэффициент трения, преимущественно фрикционных элементов размоточно-намоточных механизмов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а поверхность вершины зондирующей иглы подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной стеклянной сферой со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.
Наверх