Способ получения фрикционных полимерных материалов



Способ получения фрикционных полимерных материалов
Способ получения фрикционных полимерных материалов
Способ получения фрикционных полимерных материалов

Владельцы патента RU 2768161:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" (RU)

Настоящее изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов. Данный способ заключается в обработке на пластификационном оборудовании каучуков, содержащих в основной цепи двойные связи, с блок-сополимером, являющимся тройным продуктом взаимодействия диокиси дициклопентадиена (А), моноокиси винилциклогексена (Б) и новолачной фенолоформальдегидной смолы с примесью свободного фенола не более 2% (В), также содержащим двойные связи и получаемым путем совместной обработки на пластификационном оборудовании компонентов А:Б:В в соотношении от 10:30:20 до 50:50:40 при температуре от +70°С до +110°С в течение от 20 минут до 40 минут; введение вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, порошкового наполнителя и волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимым эпоксидным составом. Фрикционный полимерный материал содержит (мас.ч.): каучук – 100; блок-сополимер – 5÷50; сера – 1÷15; тиурам – 0,04÷2,0; 2-меркаптобензтиазол – 0,3÷4,0, порошковый наполнитель – 10÷100, пропитанный волокнистый наполнитель – 15÷150. Технический результат – существенное повышение прочностных показателей и износостойкости фрикционных полимерных материалов при температурах 150÷180°С с одновременным исключением образования волокнистой пыли и улучшением условий труда в процессе смешения компонентов, а также нейтрализации образующейся в процессе эксплуатации серы. 1 ил., 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов с повышенной термостойкостью и прочностью и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок, подвергаемых высоким нагрузкам, в железнодорожном и автомобильном транспорте, подъемных кранах, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов, эксплуатируемых при повышенных температурах, и других целей.

Одним из аналогов заявляемого технического решения является способ получения фрикционного полимерного материала, предусматривающий введение в процессе пластификации каучука эпоксидного компонента - твердого сплава эпоксидной диановой смолы с 4,4' диоксидифенилсульфоном и фенолоформальдегидной смолой (патент RU 2175335 C2 от 27.04.1999 г.). Недостатком получаемого при этом материала является его сравнительно невысокая исходная прочность и значительное снижение прочностных показателей, при нагреве до температуры свыше +60°С, возникающем в процессе фрикционных нагрузок.

Еще одним аналогом является способ получения фрикционных полимерных материалов, включающий операцию пропитки волокнистого наполнителя эпоксидной водорастворимой смолой промышленной марки Этал АК-732, представляющей собой тройной продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными (ТУ 2241-824-18826195-06), содержащей отвердитель - жидкий карбонил переходного металла в триэтаноламине (патент RU 2430936 C2 от 31.08.2009 г.). Недостатком описанного в аналоге материала являются сравнительно низкие прочностные показатели при повышенных температурах эксплуатации.

Введение же термостойких эпоксидных смол в состав каучуков не позволяет достигнуть необходимой прочности, т.к. эпоксидные смолы химически не взаимодействуют с бутадиеновыми и бутадиен-нитрильными каучуками.

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является способ получения фрикционных полимерных материалов (патент RU 2717055 C1 от 17.10.2019 г.), включающий совместную обработку на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиен-нитрильных каучуков с твердой эпоксициануратной смолой, получаемой эпоксидированием циануровой кислоты эпихлоргидрином, и блокированными изоцианатами (4,4' дифенилметандиизоцианат, блокированный метилпиразолом), с последующим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными. Однако в получаемом при этом материале не обеспечивается достаточное химическое взаимодействие эпоксидных соединений с каучуками, что не позволяет достичь необходимых прочностных и трибологических показателей при температурах выше +150°С.

Целью заявляемого способа является существенное повышение прочностных показателей и износостойкости фрикционных полимерных материалов при температурах 150÷180°С с одновременным исключением образования волокнистой пыли и улучшением условий труда в процессе смешения компонентов, а также нейтрализации образующейся в процессе эксплуатации серы.

Авторами найден способ, позволяющий обеспечить химическое взаимодействие эпоксидных соединений с максимальной удельной функциональностью, какими являются диокись дициклопентадиена (ТУ П-462-66), содержащая более 50% эпоксидных групп (т.е. в 2,5 раза выше, чем у смолы ЭД-20) и моноокись винилциклогексена (CAS 100-40-3), с каучуками, за счет получения блок-сополимера, содержащего одновременно эпоксидные и гидроксильные группы, а также двойные связи (см. фиг. 1). Наличие двойных связей в модификаторе позволяет увеличить химическое взаимодействие с каучуками в большей степени, чем с системой, предложенной в прототипе. При этом фрикционный полимерный материал содержит в мас.ч.:

каучук 100
блок-сополимер 5÷50
сера 1÷45
тиурам 0,04÷2,0
2-меркаптобензтиазол 0,3÷4,0
порошковый наполнитель 10÷100
пропитанный волокнистый наполнитель 10÷150

Пример 1

Пропитка волокна

В лопастной смеситель загружают 200 мас.ч. растворенной в воде эпоксидной смолы, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными, марки Этал АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06), серийно выпускаемой ЗАО «ЭНПЦ Эпитал» (г.Москва) с содержанием сухого остатка 30%. Далее в смеситель загружают 200 мас.ч. рубленого стекловолокна (ТУ 5952-061-05763895-2003) и перемешивают в течение 10 минут. Смесь выгружают на противень и сушат до остаточного содержания воды не более 0,5%.

Получение блок-сополимера

В реактор с обогревом и мешалкой загружают моноокись винилциклогексена (Б) в количестве 40 мас.ч. и при температуре +50°С добавляют порциями диокись дициклопентадиена (А) в количестве 30 мас.ч. с одновременным повышением температуры до +100°С. Полученная смесь с температурой плавления, равной 90°С, выливается в противень, а затем измельчается до гранул размером ~5÷10 мм.

Далее на вальцы, подогретые до +90°С, одновременно загружают дробленую смесь эпоксидов и новолачной фенолоформальдегидной смолы марки СФ-014 (ГОСТ 18694-80) с температурой каплепадения по Уббелоде +120°С, содержащую менее 2% свободного фенола, (В) в соотношении мас.ч. А:Б:В=30:40:30.

Смесь перемешивается при +90°С в течение 20 минут с тремя подрезами, затем снимается с вальцев и охлаждается. Полученный при этом полупрозрачный продукт взаимодействия после дробления поступает на склад или сразу применяется для модификации каучука и получения фрикционного материала.

Модификации каучука и получение фрикционного материала

Модификация бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924-75) осуществляется в резиносмесителе типа РСВД 140-20 при применении блок-сополимера в количестве 25 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука путем обработки при +90°С в течение 30 минут. Затем к полученной смеси добавляют 8 мас.ч. серы технической молотой природной сорта 9995,1 мас.ч. тиурама (ГОСТ 740-76), 2 мас.ч. 2-меркаптобензтиазола (ГОСТ 739-74), 45 мас.ч. порошкового наполнителя, состоящего из смеси глинозема (ГОСТ 30558-98), графита кристаллического (ГОСТ 5279-74), крошки диатомитовой обожженной (ТУ 5761-003-25310144-99), концентрата баритового (ГОСТ 4682-84) в равном соотношении. Далее в резиносмеситель загружают 60 мас.ч. стекловолокна, пропитанного смолой в соотношении стекловолокно : смола (мас.ч.) 75:25 и осуществляют перемешивание (при +90°С) в течение 20 минут. Полученный материал перерабатывается в изделия методом компрессионного горячего прессования при температуре 165°С±5°С и выдержке в пресс-форме 20 минут ± 2 мин/мм толщины изделия.

Примеры 2-S-4 осуществлялись аналогично примеру 1 с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.

Свойства получаемых фрикционных полимерных материалов приведены в таблице 2.

Заявляемый способ позволяет заметно повысить прочностные показатели получаемых фрикционных материалов при +20°С, обеспечивает повышение указанных показателей при +60°С и +120°С, сохраняя фрикционные свойства при +20°С на уровне прототипа. Можно также прогнозировать их преимущества при +60°С и +120°С. Кроме того, получаемые фрикционные полимерные материалы сохраняют работоспособность при температурах 150÷180°С.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 - Получение эпоксидного модификатора.

Способ получения фрикционных полимерных материалов, заключающийся в обработке на пластификационном оборудовании каучуков, содержащих в основной цепи двойные связи, с блок-сополимером, являющимся тройным продуктом взаимодействия диокиси дициклопентадиена (А), моноокиси винилциклогексена (Б) и новолачной фенолоформальдегидной смолы с примесью свободного фенола не более 2% (В), также содержащим двойные связи и получаемым путем совместной обработки на пластификационном оборудовании компонентов А:Б:В в соотношении от 10:30:20 до 50:50:40 при температуре от +70°С до +110°С в течение от 20 минут до 40 минут, с последующим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, а также порошкового наполнителя и волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимым эпоксидным составом, при этом материал содержит, мас.ч.:

каучук 100
блок-сополимер 5÷50
сера 1÷15
тиурам 0,04÷2,0
2-меркаптобензтиазол 0,3÷4,0
порошковый наполнитель 10÷100
пропитанный волокнистый наполнитель 15÷150



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для изоляции пластов и снижения обводненности нефтяных и газоконденсатных скважин. Предложена водонабухающая резиновая смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, полимерных спиртов и пространственно-сшитых поликонденсационных сополимеров многоатомных спиртов и акриловой кислоты.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к созданию резиновой смеси для изготовления резиновых манжет пакерных устройств, разбухающих в буровом растворе «Полиэмульсан». Резиновая смесь для изготовления резиновых манжет, разбухающих в буровом растворе «Полиэмульсан», на основе комбинации натурального каучука и бутадиеннитрильного каучука БНКС-18 содержит целевые добавки, в том числе асбест хризотиловый, диспергированный в расплаве ε-капролактама с производными п-фенилендиамина, дисперсия которого, в свою очередь, диспергирована в двойном этиленпропиленовом или тройном этиленпропилендиеновом каучуках, а в качестве вулканизующего агента - серу, при этом сера, находящаяся в пасте с дисперсионной средой, представленной эвтектическим расплавом ε-капролактама и малеиновой кислотой, заключена в капсулу с оболочкой из коллоидной кремнекислоты при следующем соотношении компонентов серной капсулы, % масс.: сера -от 22,50 до 27,50, коллоидная кремнекислота (БС-120) - 50,00, ε-капролактам - от 13,50 до 16,5, малеиновая кислота - от 9,00 до 11,00, причем серная капсула при следующем содержании основных компонентов смеси, мас.ч.: каучук БНКС-18 - 50,00, каучук натуральный - 50,00, дисперсия этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука с диспергированным асбестом хризотиловым - 130,00, серная капсула - от 3,64 до 4,44.
Изобретение относится к композициям, сочетающим свойства вулканизированных эластомеров при эксплуатации и термопластов в процессе переработки, а также к способу получения таких композиций и изделий на их основе. Предложена композиция динамически вулканизованного термоэластопласта, содержащая (мас.%): от 5 до 50 мас.% полипропилен и/или сополимеры пропилена с олефинами, содержащими от 2 до 6 атомов углерода (5-50); нитрилсодержащий каучук (30-85); полимерные совместители (компатибилизаторы) (2—40); полимерные эластифицирующие агенты (0-40); сложноэфирные пластификаторы (0-30) и вулканизирующую систему (1-13).

Предлагаемое изобретение относится к газодобывающей отрасли, а именно к эластомерным композициям, предназначенным для изготовления на их основе уплотнений, а также к способу получения эластомерных композиций на основе гидрированных бутадиен-нитрилных каучуков. Предложена эластомерная композиция на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука с содержанием акрило-нитрила в количестве от 18 до 52 мас.%, содержащая в качестве вулканизирующих агентов органический пероксид и ускоритель пероксидной вулканизации, наполнитель, противостаритель, антиоксидант, пластифицирующие добавки, а также соль поливалентных металлов акриловой или метакриловой кислоты; также предложен способ получения эластомерной композиции на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, в котором эластомерную композицию приготавливают путем смешения в две стадии.

Изобретение относится к сополимерным каучукам, содержащим нитрильные группы. Предложен сополимерный каучук, содержащий нитрильные группы, включающий от 10 до 60 вес.% α,β-этиленненасыщенного нитрильного мономерного звена, от 1 до 60 вес.% мономерного звена моноэфира α,β-этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты и от 20 до 89 вес.% конъюгированного диенового мономерного звена, с йодным числом 120 или менее, в котором показатель технологичности Ipro (Ipro=Сс × SA) равен 0,0030 или менее, где показатель технологичности Ipro представляет собой произведение содержания карбоксильных групп Сс, что является количеством молей карбоксильных групп в 100 г сополимерного каучука, содержащего нитрильные группы, и площади поглощения SA карбоксильной ангидридной группы, определенной инфракрасной спектроскопией.

Изобретение относится к области резинотехнических изделий, а именно к резиновой смеси для производства водонефтенабухающих резинотехнических изделий на основе каучуков, в том числе водонефтенабухающих пакеров. Резиновая смесь в качестве основы содержит этилен-пропилен-диеновый, предпочтительно норборненовый, каучук (СКЭПТ), гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (ГБНКС), пространственно-сшитый поливинилпирролидон (с-ПВП), сшитые полисахаридами или их производными эфиры акриловой кислоты (СПЭАК) и функциональные и технологические добавки.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей для изготовления изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия морской воды. Резиновая смесь содержит бутадиен-нитрильный каучук с массовой долей связанного нитрила акриловой кислоты в пределах от 36 до 40%, бутилкаучук БК-1675, бутадиен-метилстирольный каучук с содержанием α-метилстирола 22-25 мас.%, полиизобутилен высокомолекулярный П-200, серу, N,N'-дитиодиморфолин, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, оксид цинка, стеариновую кислоту, гепсол ХПК, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, ацетонанил Н, технический углерод N 220, технический углерод П 514, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, канифоль, фактис темный, N-нитрозодифениламин, масло индустриальное И-12А и транс-полинорборнен.

Изобретение относится к перчатке, образованной из отвержденной пленки эластомера, к способу получения перчатки и композиции для ее получения. Композиция для формования методом окунания включает эластомер, который содержит структурное звено, полученное из (мет)акрилонитрила, структурное звено, полученное из ненасыщенной карбоновой кислоты, и структурное звено, полученное из бутадиена, в основной цепи полимера; эпоксидный сшивающий агент; воду и модификатор рН.

Изобретение относится к композиционному материалу, обратимо изменяющему цвет под действием деформации, который может быть использован для покрытия кабелей. Описывается композиционное изделие, содержащее экструдируемую термопластичную матрицу и фотохромное красящее вещество.

Изобретение относится к резинотехническому производству, в частности к резиновым смесям для изготовления морозостойких и маслобензостойких резинотехнических изделий с высокими физико-механическими свойствами и стойкостью к термическому старению, используемых в автомобильной, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к арматуре из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способу ее получения, которые относятся к области технологий строительных материалов. Арматура из композиционного материала из углеродного волокна содержит углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы; поверхность указанной арматуры содержит непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы, при этом толщина ребра из смолы находится в пределах от 0,2 до 0,4 мм, ширина ребра из смолы находится в пределах от 5 до 7 мм, а шаг спирали ребра из смолы находится в пределах от 2 до 4 мм.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2020-12-10 2022-09-02T16:43:21
Наверх