Полимерная композиция

 

1i ц 670587

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских.

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.02.78 (21) 2588447/23-05 (51) Ч. Кл."С 081 23/00//

С 08J 5/16 с присоединением заявки ¹â€” (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (53) УДК 678.742.4. .046 (088.8) по делам ивoáðåòåÿëè и открытий (72) Авторы изобретения

П. В. Сысоев, М. М. Близнец и А. И. Бардонова (71) Заявитель

Институт механики металлополимерных систем

АН Белорусской ССР (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области создания новых машиностроительных материалов, работающих в режимах самосмазывания при воздушно-сухом трении и избирательного переноса при трении в поверхностно-активных средах.

Известна композиция на основе полиэтилена, содержащая алюминиевую пудру (1).

Недостатками известной композиции являются: низкая прочность и износостойкость, а также низкая температура длительной эксплуатации. При эксплуатации композиции в области повышенных температур наблюдается интенсивная термодеструкция полимерного связующего, приводящая к старению антифрикционных деталей.

Наиболее близкой из известных по технической сущности и достигаемому эффекту является полимерная композиция, содержащая термопластичный полимер, например стабилизированный пентон, олигомер, диметилвинилэтинил - и - оксифенилметана, термореактивную азотсодержащую фенольную смолу с отвердитслем и наполнитель (2).

Недостатками известной композиции являются: высокие износ и коэффициент трения при воздушно-сухом трении, и также относительно низкая стойкость к термоокислительной деструкции в области температуры переработки.

Цель изобретения — снижение износа композиции и контртела при трении.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая композиция, содержащая термопластичный полимер, термореактивный полимер с отвердителем и наполнитель содержит в качестве тсрмопластичного поли10 мера полиэтилен в качестве термореактивного полимера — эпоксидную смолу и фурфуролацсго|оиый мономер, а в качествс наполнителя — закись меди, графит и сернокислую сурьму при следующем соотноше15 нии компонентов, вес. %:

Полиэтилен 55 — 75

Эпоксидная смола 1 — 4

Фурфуролацегоновый мономер 2 — 6

20 Отвердитель 0,2 — 0,6

Графит 3 — 8

Сернокислая сурьма 1 — 5

Закись меди Остальное

Введение полиэтилена выше оптимальной

25 концентрации снижает механические свойства материала, а нпжс оптимальной концентрации повышает коэффициент трения композпции.

Прп относительно высоких нагрузках ап30 тпфрпкцпонныс изделия пз полиэтилена

670587

1 абли па 1

Состав

Компонеиты

55,4

6

0,6

Полиэтилен

2,6

0,4

73,8

2

0,2

5 подвергаются ползучести и пластическим деформациям. Интенсивность этих процессов особенно возрастает при повышении температуры. Для уменьшения ползучести, пластической деформации полиэтилен модифицирован эпоксидной смолой и фурфуролацетоновым мономсром. При взаимодействии фурфуролацетонового мономера (мономсра ФА) с бензолсульфокислотой (отвсрдитель) в объеме композиции формируется трехмерный полимер, имеющий повышенные теплостойкость и прочность. В результате этого полиэтилен армируется термореактивным полимером. Однако основное назначение эпоксифурановой смолы — предотвращение термоокислительного старения полиэтилена в процессе литья под давлением. Термический распад полиэтилена сопровождается образованием радикалов.

Стабилизирующий эффект эпоксифурановой смолы обеспечивается за счет раскрытия эпоксидных циклов и двойных связей фуранового мономера и взаимодействия с ними свободных радикалов полиэтилена.

Так, например, если у исходного полиэтилена температура максимума окислительной деструкции 503 К, то у полиэтилена модифицированного эпоксифурановой смолой 555"К. Кроме этого, эпоксифурановая смола, имеющая повышенную стойкость к действию органических растворителей и других агрессивных сред, предотвращает коррозию полиэтилена при работе композиции в таких средах. Ингнбирование термоокислительной деструкции полиэтилена эпоксифурановой смолой снижает также износ оборудования при переработке композиции методом литья под давлением. Наличие эпоксидной смолы способствует повышению адгезии композиции к поверхности наполнителя и поверхности металлической подложки. Содержание эпоксифурановой смолы в композиции выше оптимальной концентрации повышает ее коэффициент трения, а ниже оптимальной концентрации — уменьшает эффект стабилизации.

Закись меди предназначена для обеспечения работы узла трения в режиме избираЭпоксидная смола

Фурфуролапетоиовый моиомер

Беизосульфоки слота

Закись меди

Графит

Сериокислая сурьма

45 тельного переноса в поверхностно-активных средах. При трении композиции в поверхностно-активной среде закись меди восстанавливается до меди и образует на поверхности квазижидкие пленки, защищающие вал от износа. Графит предназначен для стабилизации коэффициента трения при нарушении режима граничного трения. Внсденис графита и закиси меди выше оптимальной концентрации снижает физико-механические свойства композиции, а ниже оптимальной концснтрации уменьшает ее аптифрикционные свойства.

Для пассивации поверхности стального вала при попадании на фрикционный контакт коррозийных агентов, например воды, в композицию введена сернокислая сурьма.

При трении сернокислая сурьма образует на поверхности стального вала пассивирующую пленку сурьмы. Пленка сурьмы, осажденная на поверхности металла, создает поверхность со сравнительно высоким перенапряжением, которое затрудняет удаление водорода и останавливает коррозию.

Введение сернокислой сурьмы в композицию выше оптимальных концентраций снижает прочностные характеристики композиции, а ниже оптимальных концентраций— уменьшает эффект пассивирующего действия.

Пример. Проводят испытания предлагаемой и известных композиций.

Исследования износа стального вала (сталь 45) и антифрикционных композиций проводят на машине трения МИ-1М по схеме «вал — частичный вкладыш» при комнатной температуре, скорости относительного скольжения равной 0,5 м/с и заданной нагрузке: 0,5 мН/м (воздушно-сухое трение), 5 мН/м2 (тренне в глицерине), 1 мН/м - (трение в воде).

Термические своиства композиций исследуют на дериватографе системы Паулик, Паулик, Эрдеи. Темпсратуру термоокисления определяют по температуре начала экзотермического эффекта окисления полимерного связующего композиций.

Примеры составов предлагаемой композиций приведена в табл. 1.

670587

Таблица 2

Состав по авт. св. СССР

¹ 533578 по авт. св. СССР № 455136

Показатели

503

555

555

Износ:

0,141

0,96

0,101

0,83

0,13

0,92

0,11

0,85

0,105

0,88

0,096

0,217

Не обнаружено

0,134

0,094

0,194

0,072

0,151

0,098

0,21

0,1

0,23

0,078

0,158

0,075

0,162

Технология формирования изделий из разработанного материала заключается в следующем. Эпоксидную смолу смешивают с фурфуролацетоновым мономером при

333 — 343 К. Отвердитель — бензолсульфокислоту, растворенную в ацетоне, вводят в композицию, охлажденную до комнатной температуры. Композицией из эпоксифурановой смолы обрабатывают гранулы полиТемпература максимума пика деструкции термоокисления, К

А. Воздушно-сухое трение:

1. Стального вала, мг/км

2. Композиции, ммз/км

Б. Трение в глицерине:

1. Стального вала, мг/км

2. Композиции, мма/км

В. Трение в воде:

1. Стального вала, мг/км

2. Композиции, ммз/км

Как видно из табл. 2, сочетание выбран- 10 ных компонентов позволяет снизить износ композиции и контртела при воздушно-сухом трении и трении в поверхностно-активной и коррозийных средах, повысить температуру термоокисления полиэтилена на

I0 — 12%. Учитывая результаты исследования композиций, приведенные в табл. 2, можно сделать вывод, что разработан антифрикционный материал, имеющий более высокие износостойкость и температуру тер- 20 моокисления по сравнению с композициями аналогичного назначения, сформированными на основе полиэтилена. Кроме того, разработанная композиция защищает стальной вал от коррозионного износа в агрессивных 25 средах и обеспечивает эксплуатацию узла трения в режиме избирательного переноса в поверхностно-активных средах.

Формула изобретения

Полимерная композиция, содержащая термопластичный полимер, термореактивэтилена, а затем их сушат в термошкафу при 343 — 353 К в течение 4 — 5 ч. Смесь закиси меди, графита и сернокислой сурьмы вводят в композицию после сушки. Полученный материал перерабатывают в изделие методом литья под давлением.

Основныс свойства предлагаемых композиций и известных композиций приведены в табл. 2.

Не обнаружено Не обнаружено

0,123 0,151 ный полимер с отвсрдителем и наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения износа композиции и контртела при трении, она содержит в качестве термопластичного полимера полиэтилен, в качестве термореактивного полимера — эпоксидную смолу и фурфуролацетоновый мономер, а в качестве наполнителя — графит, сернокислую сурьму и закись меди при следующем соотношении компонентов, вес. :

Полиэтилен 55 — 75

Эпоксидная смола 1 — 4

Фурфуролацетоновый мономер 2 — 6

Отвердитель 0,2 — 0,6

Графит 3 — 8

Сернокислая сурьма 1 — 5

Закись меди Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз", 1. Авторское свидетельство СССР № 533578, кл. С 04В 41/28, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 455136, кл. С 09D 3/74, 1972.