Самосмазывающаяся антифрикционная композиция

 

Изобретение относится к самосмазывающейся антифрикционной композиции, которая используется для изготовления подшипников и опор скольжения, эксплуатируемых без смазки или ее ограничения. Полимерная композиция содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: пластичная смазка на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 12-16, графит С-1 6-10, лецитин 1-2, полигексаметиленсебацинамид остальное. Изобретение позволяет получить антифрикционную композицию с повышенной износостойкостью, способную пассивировать термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал-металл во время хранения и эксплуатации узла трения. 2 табл.

Изобретение относится к созданию самосмазывающихся композиционных материалов с полимерной матрицей и может быть использовано для изготовления подшипников и опор скольжения, эксплуатируемых без смазки или ее ограничения (сезонная, одноразовая при сборке, периодическая при ремонте).

Известны самосмазывающиеся композиционные материалы, содержащие в полимерной матрице твердые и жидкие смазочные материалы. Для снижения коэффициента трения, улучшения их износостойкости, теплопроводности и др. свойств в них вводят различные наполнители. При этом одним из главных факторов, приводящих к значительному повышению антифрикционности этих композитов, является введение в них жидких смазочных материалов в виде различных масел или пластичных смазок (Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976, 152 с.). Путем использования технологии межпачечной пластификации полиамидов жидкими пластификаторами (до 10 мас.%), проявляющими смазочные свойства, адсорбированными на твердом смазочном материале, удалось резко повысить антифрикционность и износостойкость полиамидов. Повышение объема пластификатора-смазки в полимере более 10% приводило к ухудшению антифрикционных и механических характеристик композитов. Одной из причин невозможности введения большего количества жидкого пластификатора являлось его выделение из перерабатываемой массы в литьевой машине в процессе пластикации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является антифрикционная композиция (патент RU №1497197 A1 C 08 L 77/06, C 08 К 3/04, C 08 J 5/16), содержащая полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158, графит и салицилальимин меди.

Недостатком данной композиции является то, что при попытке повышения ее износостойкости путем введения пластичной смазки объемом более 10% количество бракованных изделий по причине выделения смазки из объема перерабатываемой массы в литьевой машине достигал 70-90%.

Перед авторами стояла задача повышения износостойкости и снижения брака от изготовления высокопластифицированных (более 35 мас.% от объема перерабатываемой массы) смазочными материалами самосмазывающихся композиционных материалов с полиамидной матрицей.

Эта задача решена с помощью введения в перерабатываемую массу, содержащую полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 и графит С-1, сложного эфира фосфорной кислоты - лецитина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пластичная смазка на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 12-16

Графит С-1 6-10

Лецитин 1-2

Полигексаметиленсебацинамид Остальное

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что лецитин, как и мыла жирных кислот, образует в соединениях не только пластинчатые, но и сфероидальные мицеллы (Корбридж Д Фосфор: Основы химии, биохимии, технологии: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982, 680с). В нашем случае эти мицеллы поглощают смазочные масла и адсорбируются на графите, т.е. являются своеобразными емкостями для гидрофобных компонентов пластичной смазки, входящей в состав смазочной композиции. Это позволяет вводить в состав перерабатываемой массы большее количество жидкого смазочного материала, не выделяемого из массы при пластикации в литьевой машине. Кроме этого, лецитин, являясь эфиром фосфорной кислоты, понижает термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал - металл в процессе хранения и эксплуатации узла трения.

Технологический процесс изготовления изделий из предлагаемой композиции заключается в следующем:

- гранулы полигексаметиленсебацинамида и графит С-1 предварительно просушивают при Т = 90 - 100°С до содержания летучих не более 0,2%; сушка может производиться в обычных или вакуумных шкафах;

- в лопастном смесителе или мельнице барабанного типа МБА смешивают графит С-1, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158, лецитин и гранулы полигексаметиленсебацинамида до получения однородного состава;

- подготовленную массу перерабатывают в изделия на литьевых машинах методом литья под давлением.

Количественное содержание лецитина обусловлено с нижней стороны минимальной величиной, обеспечивающей получение положительного эффекта, а верхний предел ограничен величиной, превышение которой не влечет за собой существенного улучшения трибологических характеристик.

Достоинство предложенной композиции:

- высокие триботехнические характеристики из-за высокого содержания жидких смазочных компонентов, позволяющие использовать композицию в узлах трения, работающих в режиме сухого и граничного трения;

- способность композиции пассивировать термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал - металл во время хранения и эксплуатации узла трения;

- технологичность переработки в изделия, позволяющая ликвидировать выделение жидких смазочных компонентов из перерабатываемой массы в литьевой машине.

Испытания проводились в воздушной среде на поступательной машине трения при скорости скольжения V=0,015 м/с, удельном давлении Р=20 МПа. Контртело изготавливали из стали 45 с шероховатостью поверхности R_а 0,63. Линейный износ определялся по базовым точкам на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Составы композиций приведены в табл. 1. Результаты испытаний представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, оптимальными свойствами обладают композиции составов 2-4. Возможно использование композиции составов 5 и 6, однако при этом с введением повышенного содержания смазочного компонента заметно снижение предела прочности на сжатие.

Как видно из описания, предлагаемая антифрикционная композиция обладает изобретательским уровнем.

Проведенный патентно-информационный поиск показал, что объектов, обладающих совокупностью основных отличительных признаков предлагаемого способа, не обнаружено.

На основании изложенного считаем, что предлагаемый способ может быть защищен патентом Российской Федерации.

Формула изобретения

Самосмазывающаяся антифрикционная композиция, содержащая полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 и графит С-1, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введен сложный эфир фосфорной кислоты - лецитин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пластичная смазка на основе авиационного масла

сернокислотной очистки №158 12–16

Графит С-1 6-10

Лецитин 1–2

Полигексаметиленсебацинамид Остальное