Полимерная антифрикционная композиция
Владельцы патента RU 2439095:
Федеральное государственное унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" (RU)
Изобретение относится к полимерным антифрикционным композициям. Композиция содержит, мас.%: ε-капролактам - 97-98, металлический натрий - 0,07, толуиленадиизоцианат - 0,257 и смесь меркупраля и дитизона при соотношении 10:1 - 0,29-0,98. Композиция обладает улучшенными физико-механическими свойствами. Коэффициент трения 0,08-0,12, износ 0,006-0,002, водопоглощение 0,20% за 20 суток. 1 табл.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании антифрикционных материалов на основе модифицированных полиамидов, в частности к созданию композиционных материалов для узлов трения, где применение смазок ограничено или недопустимо.
Известна полиамидная композиция, которая в качестве модифицирующей добавки содержит продукт взаимодействия касторового масла с триэтиленгликолем (пат. №2073042 от 10.02.1997 г.). Однако изделия из этого материала имеют низкие антифрикционные характеристики.
Известна полиамидная композиция, стабилизированная с помощью комплексов меди и органических комплексов меди и органических галоидных соединений (пат. 2220992 от 10.01.2004 г.). Недостатками такой композиции так же являются низкие физико-механические характеристики.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу является поликапроамид, получаемый методом анионной полимеризации ε-капролактама, в присутствии металлического натрия, толуиленадиизоцианат и полиэтиленоксида (А.С. №1147722 от 01.12.1984 г.).
Однако изделия из такого материала обладают недостаточно высокими физико-механическими свойствами.
Перед авторами стояла задача разработки полимерной антифрикционной композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, в частности низкими износом и коэффициентом трения.
Эта задача решена тем, что в состав, содержащий ε-капролактам, металлический натрий, толуилендиизоционат, в качестве модификатора введена смесь тетраэтилтиурамдисульфида меди (меркупраль) и дифенилтиокарбазона меди (дитизон) при соотношении 10:1. Состав взят в следующем количестве, мас.%:
| ε-капролактама | 97÷98 |
| Металлический натрий | 0,07 |
| Толуилендиизоцианат | 0,257 |
| Смесь меркупраля и дитизона | 0,29÷0,98 |
Сущность заключается в том, что вводимая смесь инициирует процесс полимеризации, что способствует более полному протеканию процесса и повышению физико-механических характеристик.
Пример получения композиции.
В аппараты 1 и 2 загружают равные количества ε-капролактама, расплавляют его при температуре 85-90С° и осушают его в течение 1-1,5 в токе аргона. Затем в осушенные расплавы ε-капролактама (аппарат 1) при 100С° вводится металлический натрий, а во второй аппарат вводится толуилендиизоцианат. Масса в обоих аппаратах перемешивается в течение трех минут. Затем равные объемы из аппаратов 1 и 2 сливают в скоростной смеситель, куда одновременно добавляется предлагаемая модифицирующая смесь. Масса перемешивается в течение трех минут и разливается в полимеризационные камеры.
В процессе исследований был получен ряд композиций с различным содержанием модифицирующей смеси.
Оценку эффективности предлагаемого материала осуществляли по антифрикционным свойствам, водопоглощению, твердости по Бринеллю. Антифрикционные свойства определяли на машине торцевого трения при V=0,0735 м/с, среда - вода, твердость измеряли на приборе AS-III, согласно прилагаемой инструкции, водопоглощение по ГОСТ 4650-90. Составы и свойства приведены в таблице.
| Таблица | |||||
| Наименование компонентов | Содержание, вес.% | Прототип | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Полимеризационая смесь | 98 | 96 | 94 | 91 | |
| Модифицирующая смесь меркупраль + дитизон | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 0,98 | |
| Свойства материала | |||||
| Коэф. трения при Руд - 6 МПа V-0,0735 м/с в воде |
0,12 | 0,10 | 0,09 | 0,08 | 0,18 |
| Твердость по Бринеллю, кгс/мм2 | 12,5 | 12,6 | 12,6 | 12,7 | 11-12 |
| Водопоглощение % (за 20 суток) | 0,20 | 0,20 | 0,20, | 0,20 | 0,25 |
| Весовой износ (за 10 часов работы) | 0,006 | 0,003 | 0,003 | 0,002 | 0,01 |
| Линейный износ, мкм/км | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,2 | 5 |
Как видно из представленных в таблице данных предлагаемая полимерная антифрикционная композиция обладает повышенными физико-механическими свойствами: коэффициент трения ниже в 1,5 раза, а износ в 2 раза, водопоглощение в 2 раза ниже по сравнению с прототипом.
На основании вышеизложенного и с учетом результатов проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемая композиция может быть защищена патентом Российской Федерации.
Полимерная антифрикционная композиция, содержащая ε-капролактам, металлический натрий, толуиленадиизоцианат и модификатор, отличающийся тем, что в качестве модификатора используется смесь меркупраля и дитизона при соотношении 10:1 и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
| ε-Капролактам | 97÷98 |
| Металлический натрий | 0,07 |
| Толуилендиизоцианат | 0,257 |
| Смесь меркупраля и дитизона | 0,29÷0,98 |
