Антифрикционная композиция

 

О П И It:--:-А И-РИ:—

ИЗОБРЕТЕН ИЯ, Е

1"1 484695

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ll A T E H T M (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 09.01.70 (21) 1396347/23-5 (51) М. Ел. С 08g 49 00

С 08g 51!04 (23) Приоритет — (32) 10.01.69 (31) 6900300 (33) Франция

Опубликовано 15.09.75. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 14.08.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 678.675 (088.8) Иностранцы

Серж Лоран и Морис Малле (Франция)

Иностранная фирма

«Рон-Пуленк С. А.» (Фр анция) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИ 1

1О

Изобретение относится к композициям, служащим для изготовления изделий, прочных к износу при высоких температурах.

Во многих производствах используют изделия, которые подвергаются одновременно износу и значительному нагреву, как, например, в автомобильной промышленности тормозные обшивки или сцепления, которые испытывают значительные силы трения и температуры, достигающие нескольких сот градусов. Это относится также к шлифоBà7bíûì инструментам таким, как шлифовальные кольца для полировки и отсекания, щеткам генераторов или электромоторов, подшипникам передач, которые также испытывают одновременно и трение и нагревание.

Материалы, из которых изготовлены эти изделия, должны обладать, кроме других качеств, большой прочностью к износу и повышенной термостойкостью. Обычно этп материалы изготовляют из композиций, включающих связующее il наполпитель, предназначенный для придания им специфических свойств.

Известна антифрикционная композиция, состоящая из полиимидного связующего, например полипиромеллитимида, и аптифрпкционного наполнителя. например Мо5.. графита, асбестового волокна, меди и др.

По предлагаемому способу для улуч пени i антифрикционных свойств и повышения ста2 бпльностп коэффициента трения композиции в качестве полиимидного связующего рекомен дуется использовать продукт термического взаимодействия Х, Х -бисимида дикарбоновой

5 ненасыщенной кислоты общей формулы 1 в которой D представляет собой двухвалентную группу, содержащую двойную связь и

Л вЂ” двухвалентпый радикал, содержащий не менее двух атомов углерода, с дпамином оо15 щей формулы II

ЫН: —  — КН, в которой В представляет собой двухвалентпый радикал, имеющий не более 30 атомов

2О iòëåðoäà, при следующем соотношении компонентов композиции, вес, Полиимпдное связующее 5 — 95

Лптифрпкцпоппый наполнптель 95 — 5

В формулах 1 11 II Л и В могут быть оди25 паковыми 11111 различными и представлять собой алкпльпую группу, линейную пли разветвленную. имеющуlo менее 13 атомов углерода, циклоалкплы4 ю Гр пп с 5 — 6 атом11мп углерода в цш ле, гетероциклическую группо пу, содержащую атомы О,N илп S. бензоль484695. тт (1 — 0 — СΠ— л — 0 —, С0

Р 0

1 0 ную или ароматическую пол ициклическую группу; кроме того, эти различные группы могут иметь заместители, которые пе вступают в нежелательные реакции. А и В могут также включать несколько бепзольпых илп алпциклическпх групп, связанных между собой атомом кислорода илн серы илп двухвалентными группами, например алкильными, имеющими

1 — 3 атомов углерода: — 1х184 —, — I (0) Ra —, — N=N —, — N=N —; — СΠ— Π—, — SIRgR4 —, 3

Π— C0NH —, — iUY — СΠ— Х вЂ” СΠ— NY —, где R3, К4 и У алкильные группы, имеющие 1 — 4 атомов углерода, или циклоалкильпые группы с 5 — б атомами углерода в цикле, бепзольные или ароматические полициклические гру пны; Х вЂ” алкилы1ая липе14ная или разветвленная группа, имеющая менее 13 атомов углерода в цикле или арпльная моно- или полициклпческая группа.

D — радикал этиленового ангидрида общей формулы

КО1 () J) I>I II Мож(т (i l>ITI>, rirI II J) II )re 1) >! 1!Л IIIIOII!>Ill ангидридом, цитракопическим ангидридом, гетрагидрофталевым ангидридом, а также продуктом реакции Дильса-Альдера между циклодиеном и одним из ангидридов.

Из используемых N, N -бисимидов 1 мож.и назвать следующие бисимиды малеиновой кислоты:

Х, х!1 -Этилеибисимид

N, N -Гексамет))ленбисимид

N, iU - !1-фепнлепбисимид

Ni, N -n-фепилепбисимид

N, N -4,4 -дифенилметанбисимид !

U, N -4,4 -дифенилэфирбисимид

N, 1Х1 -4,4 -дифепилсульфонбисимид

N, N 4,4 -дициклогексилметанбисимид х1, N -4,4 -диметиленциклогексанбисимид

N, IU -л-ксилиленбисимид

N, N -4,4 -дифепплциклогексапбиспм ид

В качестве примера применяемых диамплов II можно назвать диамин-4,4 -лициклогексилметаrr, диам)гп-1, 4-циклогексан, дна мип-2,6-пирид1ш, >)1-фенплендпампп, н-(1)с!1!1,iei!лиампн, диамин-4,4 -дифенилметан. Опс(амппо-4-фен11ч) -2,2-пропап, Оензпдип, окись jrlr;) мино-4,4 -фенила, сульфпл чпамино-4,4 -лифспила, диамип-4,4 -дифенилсульфоп, бис(амипо-4-фенил)дифенилсплап, окись бис(амино-4-фенил) метилфосфина, окись бис(амино-34 фенил) метилфосфина, бис(амино-4-фенил) фепиламип, диамин-1,5-нафталин, и-ксилилендиамип, п-аксилилендиамип, бис(л-амипофспил-1,1-фталангексаметилендиамин. ь Количества N,N -бисимида и диамина выбирают так, что отношение

Число молекул N,N -бисимида I

III

Число молекул лииамииа 11 должно быть более 1 и находиться в пределах 1,2 — 50.

По предлагаемому способу предпочтительilee использовать продукт реакциималеинового N,N,4,4 -дифенилметанбисимида с диамино-4,4 дифенилметаном в отношении имид, диамин, равном 1,3 — 5.

Приготовление такого предполимера мож25 но осуществлять или в массе или в растворе, с наполнителем или без него; в случае надобности используют такой полярный разбавптель, как диметилформамид, N-метплпиррол идон-2, диметилацетамид.

Предлагаемые композиции включают

5 — 95о/о наполнителя, стойкого к нагреву.

Приготовление составов осуществляют различными способами. Можно смешать !гаполнител и предполимер; можно также смеша гь наполните.чь с обоими исходными реакII!3

40 растворе

Смешение наполнителя и связующего осуществляется в обычном смесителе или в сухом состоянии, иди при растворении наполпителя,. диспергированного в растворе смолы.

В обоих случаях можно осуществить формование под давлением. Во время этой операции, которая сопровождается нагреванием до 200 — 350 С, предполимер полностью затвердевает. О Предлагаемые композиции предназначаются для изготовления изделий, выдерживающих одновременное действие нагрева и трения. бЗ Б приведенных примерах используемый полимер получают реакцией малеипового

:х1, . -4,4 -дпфенилметаи-биспмпда 1 с бис(ампно-4-фенпл) метаном 11 в Отноп|енпп

1 2-2. 1 сакцпя осуществляется при 160 С в

1>и течение 19 мпн. Получаемые полимеры предС (Il),IßIÎТ СОООИ !!ОРОШКН.

11 р и м е р 1. Формуют (250 — — 200 onp/÷) (т(>р)ки!! размером 70Х12Х5 мм пз смеси !!О.!Имсрс! и графита (1 — 11 мкм).

Прочность па изгиб и разрыв этих стерж5 ней (50 мм) при 25 С при содержании в смеси графита (вес. о/о), кг. сх! :

10 1250

15 950

70 800

После испытания в течение 1000 ч при

250 С прочность па разрыв и изгиб этих стержней, измеряемая при 25 С при содержании графита 70 lo, равна 450 кг/см .

Пример 2. Для стержней, изготовленных по примеру 1, используют в качестве наполпителя сульфид молибдена.

Прочность на разрыв и изгиб стержней

75Х12Х5 мм при 25 С при содер>кании сульфира молибдена 15 — 50% равна 850 — 900 кг/см .

После испытания в течение 1000 ч при

250 С прочность при 25 С в обоих случаях составляет 450 — 500 кг/см .

Пример 3. Готовят стержни размером

70Х12Х5 мм из смеси, состоящей из 30% полимера и 70% волокон асбеста.

Прочность на разрыв и изгиб при 25 С равна 1000 кг/см .

После испытания в течение 1000 ч при

250 С (измерение при 25 ) прочность на разрыв и изгиб составляет 450 — 500 кг/см .

Пример 4. Готовят стержни размером

70Х12Х5 мм из смеси, состоящей из 50% полимера и 50% порошка меди (средний диаметр частиц 50 мкм).

Прочность на разрыв и изгиб этих стержней при 25 С равна 800 — 1000 кг/см .

Пример 5. Смесь составляют из 30 г предполимера и 70 г асбестового волокна и пресс тют в бруски при 250 С и давлении

150 бар в течение 1 ч; после охлаждения их отжигают в течение 24 ч при 250 С.

Полученный брусок разрезают на параллелепипеды, каждый размером 10Х10Х6 мм и определяют коэффициент трения . шести из этих параллелепипедов, средний вес каждого из которых 1,397 г. а) Измерение коэффициента трения в зависимости от температуры.

Температура, С Коэффициент трения

155 0,1

175 0,09

200 0,075

225 0,075

250 0,08

Эти результаты показывают большую стабильность коэффициента трения до температуры 250 С. в) Определение изнашиваемости контактной щетки, изготовленной из предлагаемой композиции при торможении. Операцию повторяют 100 раз.

Износ по геометрии (изменение толщины щетки в конце испытания) имеет среднее значение 0,03 мм.

Потеря веса щетки (среднее значение для шести образцов) равна 1,33 мг, т. е. менее

0,1%.

484695

Пример 6. Отпрессовывают пластинки из смесей, состоящих из, г:

Смесь А: Предполимер 80

Измельченный графит (соG держание углерода 98 — 99%, диаметр частиц 1 — 11 мк) 20

Смесь Б Предполимер 70

Измельченный графит 30

Смесь В Предполимер 60

10 Измельченный графит 40

Смесь Г Предполимер 40

Измельченный графит 60

В табл. 1 приведены значения коэффициентов трения пластинок при давлении

15 140 бар, полученных из смесей А, Б, В и Г при различных температурах, Таблица 1

Коэффициент трения, при С

20 Исходная смесь

100

150

250

200

Б

25 В

0,21

0.22

0,2 1

0,24

0,19

0,18

0.17

0.20

0,20

0,19

0.1 8

0,22

0,15

0,14

0,14

0.08

0,10

0,05

0,04

0,03

В табл. 2 приведены значения коэффициентов трения пластинок, полученных из смесей А, Б, В и Г при давлении 70 бар.

Таблица

Коэффициент трения при, С

Исходная смесь

25 100 150 !

200 250!

0.19 0,18

0,20 0,19

0.2! 0,18

0.24 0,20

0,12

0,!

О,!2

0,05

0,05

0,05

0,05

0,03 !

Б

40 Г

0,17

О,!8

0,18

0.1 8

Из табл, 1 и 2 видно, что коэффициент трения быстро уменьшается, как только температура превышает 150 С и достигает очеш.

45 низких значений при 250 С. Это свойство является отличительным признаком изобретения, особенно характерным при применении графита, для изготовления самосмазывающихся подшипников: коэффициент трения

5о исходного связующего при 25 С=0,3.

Измерение веса щеток до и после эксперимента показывает, что щетка пе подвержена никакому износу.

Предмет изобретения

55 Антифрикционная композиция, состоящая из полиимидного связующего и аптифрикционного наполнителя, выбранного из группы, включающей графит, медь, МоЯ и асбестовое волокно, отличающаяся тем, что, с целью

60 улучшения антифрикционных свойств композиции и повышения стабильности ее коэффициента трения, в качестве полипмидного связующего используется продукт термического взаимодействия N, N -бисимида дикарбоновой

65 ненасыщенной кислоты общей формулы 1.

484695

ХН2 —  — ИН2, 95 — 5

Составитель О. Рокачевская

Редактор Л. Емельянова Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахиииа

Заказ 1862 Изд. № 1903 Тираж 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский Филиал где D — двухвалентная группа, содержащая двойную связь, и А — двухвалентный радикал, содержащий не менее двух атомов углерода, с диамином общей формулы П в которой В представляет собой двухвалентный радикал, имеющий не более 30 атомов углерода, при следующем соотношении исходных компонентов композиции, вес. %:

Полиимидное связующее 5 — 95

Антифрикционный на пол нитель