Антифрикционная полимерная композиция

Авторы патента:

C09D127/18 - гомополимеры или сополимеры тетрафторэтена

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

Владельцы патента RU 2773476:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)" (RU)

Изобретение может быть использовано для покрытия вращающихся стальных валов, находящихся во влажной среде. Антифрикционная полимерная композиция содержит 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, технический углерод электропроводный марки УМ-66 с размером частиц 20 нм, гидрофобный Аэросил R8200, а также хромовую и фосфорную кислоту. Технический результат заключается в увеличении антифрикционных, антистатических и гидрофобных свойств покрытий. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к покрытиям вращающихся изделий, например стальных валов, и может быть использовано в судостроении, химической, пищевой, машиностроительной отраслях промышленности.

Известна антифрикционная полимерная композиция (см. патент RU № 2374275 МПК-C08J, 15/16, опубл. 27.11.2009 г.), содержавшая масс. %: эпоксидно-диановую смолу 59-68, серпентин - 4-9, солидол - 10-20, аминный отвердитель-полиэтиленполиамин-12-18.

Недостатком известной антифрикционной композиции является содержание в композиции значительного количества, находящихся в разном агрегатном состоянии компонентов и при ее изготовлении, отклонение их содержания по массе от номинального и технических параметров от требуемого (давления, температуры, скорости) создает непреодолимые трудности получения качественной композиции, соответствующий стандартам и техническим нормам.

Известна также композиция для получения покрытия с высокими триботехническими свойствами (см. патент RU № 2495893 МПК-С09Д 5/00, опубл. 20.10.2013 г.), содержащая водный лак на основе полиамидокислоты, 55-60% водную суспензию политетрафторэтилена, 53-54 %-ную водную суспензию сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, поливинилпиролидон, водную пасту на основе сажи, водную пасту на основе наноалмазов, водную пасту на основе слюды, аппретирующую смесь, содержащую ксилол, этилцеллюлозу, эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфинолов и воду.

Недостатком известного аналога является наличие большого количества компонентов, сложность изготовления этой композиции, с применением совершенно разных по содержанию технологий: сушка, термообработка, высокотемпературный обжиг в атмосфере инертного газа, азота или вакуума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату прототипом является электропроводящая композиция (см. патент RU № 2061713 С1 от 06.10.1996 г.), содержащая в качестве связующего водную суспензию политетрафторэтилена, в качестве водного коллоидного графита водную суспензию коллоидного графита со средним размером частиц графита 0,1-0,2 мкм и дополнительно 25 %-ный водный раствор аммиака при следующем использовании компонентов, масс. 50-65 %-ная водная суспензия политетрафторэтилена 20-40, водная суспензия коллоидного графита с содержанием графита 15-18 масс. - 15,0-32,5, 25 %-ный водный раствор аммиака 3-10, вода остальное

К недостаткам известного прототипа относится то, что она содержит легколетучий и токсичный растворитель - аммиак, что требует предосторожности при приготовлении композиции и не позволяет получить сплошного, качественного покрытия с необходимой адгезией, также имея довольно сложный состав компонентов, и к тому же трудоемкий технологический процесс изготовления композиции, невозможно будет ее использовать в эксплуатации во влажной среде, как антифрикционное покрытие на вращающихся стальных валах в точечном контакте в паре, например, с резиновым изделием - резинокордной оболочкой, имеющей высокий коэффициент трения.

Кроме того, большой размер частиц графита (0,1-0,2 мкм) в процессе эксплуатации в паре трения металл-резина будет оказывать абразивное воздействие на износ резинового изделия.

Для известных аналогов и прототипа присущ общий недостаток - низкая адгезия композиций к поверхности, невозможность обеспечить отвод с поверхности композиции накапливающихся зарядов статического электричества и водяных капель.

Кроме того, необходима дополнительная технологическая операция по грунтовке поверхности.

Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции, обладающий высокими антифрикционными, антиэлектростатическими и гидрофобными свойствами.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в увеличении срока эксплуатации вращающихся изделий за счет повышения адгезии между наносимой антифрикционной полимерной композицией и поверхностью, например, стальных валов, находящейся во влажной среде с относительной влажностью 50-85%, например, в отсеках надводных кораблей и подводных лодок, при различных нагрузках на стальной вал в точечном контакте с резиновыми изделиями с высоким коэффициентом трения, снятия зарядов статического электричества и водяных капель с поверхности антифрикционной полимерной композиции.

Указанный технический результат достигается за счет того, что антифрикционная полимерная композиция содержит в масс. %: 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена марки Ф-4Д на основе чистого этилового спирта 81-89% масс, в качестве наполнителя - технический углерод марки УМ-66 электропроводный - 0,7-0,2, с размером частиц 20 нм, в качестве наполнителя гидрофобного Аэросил R 8200 - 0,3-0,8 с размером частиц 10 нм, в качестве повысителей адгезии к стали хромовая кислота - 9-5, фосфорная кислота - 9-5.

Для снижения количества воды в составе суспензия политетрафторэтилена приготавливается на чистом этиловом спирте. Изготовитель OOO "Изолитпоставка" г. Санкт-Петербург по ТУ 6-05-1246-81.

Со следующими показателями:

Прочность при разрыве свободных пленок: не менее	30 МПа
Относительное удлинение при разрыве: не менее	300%
Массовая доля нелетучих веществ: не менее	50%

Так как антифрикционные покрытия из суспензии политетрафторэтилена из-за невысокой адгезии к стали при износе отслаиваются предлагается для повышения адгезии вводить в нее 9-5 масс. % хромовой кислоты и 9-5 масс. % фосфорной кислоты.

Для снятия зарядов статического электричества и удаления водяных капель с поверхности покрытия в состав суспензии политетрафторэтилена введен технический углерод электропроводящий 0,2-0,7 масс. % марки УМ-66 изготовитель ООО «Омсктехуглерод» ТУ 38.10001-94 со следующими показателями:

Удельная внешняя поверхность	155/г
Иодное число	230 г/кг
Абсорбция дибутилфталата	95 см³/100 г
рН водной суспензии	6,5
Насыпная плотность	330 кг/м³
Зольность	0,45%

И Аэросил R8200 гидрофобный со следующими показателями:

Удельная поверхность	160±25 м²/г
рН суспензии	≥0,5
Содержание углерода	2,0-4,0% масс.

Большой справочник резинщика - стр. 536, стр. 545-546.

Приготовление антифрикционной полимерной композиции поясняется следующими примерами.

Пример 1

Для изготовления антифрикционной полимерной композиции в 65 %-ную суспензию политетрафторэтилена Ф-4Д на основе чистого этилового спирта, имеющей температуру потери прочности 265°С - 81 масс. %, в начале вводят 9,0 масс. % хромовой кислоты и 9,0 масс. % фосфорной кислоты и смешивают в стандартном смесителе в течение 20 мин., затем вводят углерод электропроводный марки УМ-66-0,7 масс. % и гидрофобный Аэросил R8200 - 0,3 масс. %, и перемешивают в нем еще 10 мин. до получения гомогенной однородной смеси.

Приготовленную антифрикционную полимерную композицию на подготовленную и очищенную поверхность стального вала наносят пульверизацией.

Высушивание нанесенного слоя антифрикционной полимерной композиции производят, вначале, на воздухе при комнатной температуре, после чего дополнительно подсушивают при повышенной температуре 125°С.

Стальной вал, с нанесенным на него слоем антифрикционной полимерной композиции, помещается для сплавления покрытия в термостат, в котором поддерживается необходимая для сплавления температура 370°С в течение 30 мин.

После чего, для обеспечения прочности связи композиции со стальным валом проводится закалка покрытия путем охлаждения душем.

Пример 2

Для изготовления антифрикционной полимерной композиции в 70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, имеющей температуру потери прочности 270°С - 89 масс. % в начале вводят 5,0 масс. % хромовой кислоты и 5,0 масс. % фосфорной кислоты и смешивают в стандартном смесителе в течение 25 мин. Затем вводят углерод электропроводный марки УМ-66 - 0,8 масс. % и гидрофобный Аэросил R8200 - 0,2 масс. % и перемешивают в нем еще 15 мин. до получения гомогенной однородной смеси.

Высушивание нанесенного слоя антифрикционной полимерной композиции производят, в начале, на воздухе при комнатной температуре, после чего дополнительно подсушивают при повышенной температуре 130°С.

Наиболее важными свойствами полимерных покрытий в узлах трения являются триботехнические характеристики, определяющие надежность, долговечность и ресурс изделия.

Оценку скорости изнашивания и коэффициента трения предлагаемой антифрикционной полимерной композиции, нанесенной на металлический диск проводили на универсальной машине трения модели «УМТ - 2168» при фрикционном взаимодействии с резиновыми образцами по схеме трения «палец-диск» без смазочного материала при скорости 1,2 м/с и контактном давлении 2,66 МПа.

В таблице 1 приведены результаты испытания образцов с разными составами антифрикционной полимерной композиции.

Испытания резиновых образцов с разным составом антифрикционной полимерной композиции показали, что средняя скорость изнашивания составила 2,2-2,35⋅10^-4 г/ч, а средний коэффициент трения 0,075.

Использование предлагаемой антифрикционной полимерной композиции позволит по сравнению с известными композиционными материалами значительно снизить скорость изнашивания и коэффициент трения, сократить расход дорогостоящих материалов и трудоемкость, обеспечить повышение надежности и долговечности резиновых изделий в экстремальных условиях эксплуатации.

Антифрикционная полимерная композиция, содержащая 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, в качестве наполнителя технический углерод электропроводной марки УМ-66 с размером частиц 20 нм, в качестве наполнителя гидрофобного Аэросил R8200 с размером частиц 10 нм, в качестве повысителей адгезии к стали хромовую и фосфорную кислоту, при следующем соотношении компонентов в композиции в мас.%:

65-70% суспензия политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта	81-89
технический углерод электропроводной марки УМ-66	0,7-0,2
гидрофобный Аэросил R8200	0,3-0,8
хромовая кислота	9-5
фосфорная кислота	9-5

Изобретение относится лакокрасочным водным композициям с высокой рассеивающей способностью, используемым для получения химически стойких и термостойких покрытий методом катодного электроосаждения. Лакокрасочная композиция для получения тонких покрытий методом катодного электроосаждения содержит водную эмульсию эпоксидной смолы с концентрацией 36-38% по сухому остатку, 100% уксусную кислоту, 2% водный раствор 3-аминопропилтриэтоксисилана и деминерализованную воду при следующем соотношении компонентов, г/л: водная эмульсия эпоксидной смолы – 120-150; 100% уксусная кислота – 0,1-0,6; 2% водный раствор 3-аминопропилтриэтоксисилана – 5-50; деминерализованная вода – остальное до 1 л.

Покрытие с низким коэффициентом трения на водной основе для телекоммуникационных кабелей // 2654908

Настоящее изобретение относится к фторполимерной покровной композиции и к изделию, имеющему поверхность с низким коэффициентом трения. Указанная фторполимерная композиция содержит диспергированные в воде частицы фторированного гомополимера, диспергированные в воде частицы фторированного сополимера, диспергированные в воде частицы нефторированного полимера и по меньшей мере одно азиридиновое соединение, содержащее по меньшей мере две азиридиновые группы.

Лакокрасочное покрытие // 2648082

Изобретение относится к многослойному лакокрасочному покрытию, используемому в гидротехническом строительстве, для гидроизоляции и защиты от обрастания морскими организмами бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в морской воде. Лакокрасочное покрытие содержит слой грунтовки, слой лакокрасочной композиции и слой самополирующегося противообрастающегося покрытия.

Смешанные композиции фторполимеров // 2632301

Изобретение относится к смешанным композициям фторполимеров, используемым для получения покрытий. В состав композиции входят: низкомолекулярный политетрафторэтилен (LPTFE), имеющий среднечисловую молекулярную массу (Mn) менее 500000 и начальную температуру плавления (Tm) 332°C или менее, в виде жидкой дисперсии частиц со средним размером 1,0 мкм или менее, где жидкая дисперсия включает менее 1,0 вес.% поверхностно-активного вещества от массы дисперсии LPTFE, при этом дисперсию получают эмульсионной полимеризацией и ее не подвергают агломерации, деградации при воздействии температуры, или облучению, и перфторалкокси (PFA) в форме жидкой дисперсии частиц со средним размером частиц 1,0 мкм или менее и имеющий скорость течения в расплаве (MFR) по меньшей мере 4,0 г/10 мин, где содержание PFA в вышеуказанной композиции составляет от 37 до 65 вес.%, а содержание LPTFE составляет от 35 до 63 вес.% от общего содержания твердых веществ вышеуказанных LPTFE и PFA.

Противозадирное покрытие для резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб и способ его получения // 2626827

Изобретение относится к противозадирному покрытию для резьбового соединения насосно-компрессорных и обсадных труб и к способу его получения. Противозадирное покрытие выполнено из композиции, включающей следующие компоненты (в массовых процентах): органическое связующее 30%-60%, твердую смазку 30%-60%, ингибитор коррозии 6%-15%, выравнивающий агент 0,01%-0,1%, смачивающий агент 0,01%-0,1% и в дополнение смесь растворителей.

Способ получения многофункциональных защитных покрытий // 2619687

Изобретение относится к получению многофункциональных защитных покрытий на лакокрасочной основе, обладающих водоотталкивающими, антифрикционными, противоизносными, противообрастающими свойствами, и может быть использовано в судостроении и судоремонте, в строительстве при возведении металлических конструкций и сооружений, в различных областях машиностроения.

Способ получения износостойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов // 2602903

Изобретение относится к области получения износостойких и коррозионно-стойких покрытий на изделиях из алюминия и его сплавов. Способ характеризуется тем, что изделие подвергают микродуговому оксидированию в анодно-катодном режиме при плотности тока 7-7,5 А/дм2 и соотношении анодного и катодного токов 1,0:0,9 в течение 70-75 мин в щелочном электролите, содержащем водные растворы гидроксида натрия и силиката натрия концентрацией 3,5-4 и 11,5-12 г/л соответственно, шлифуют до параметра шероховатости Ra 0,8-1,6, очищают от минеральных и органических загрязнений, пропитывают в ультразвуковой ванне в течение 10-13 мин суспензией политетрафторэтилена Ф-4Д, сушат и термически обрабатывают при температурах 40-50 и 290-300°С в течение 10-12 и 60-62 мин соответственно.

Композиции фторполимерных покрытий // 2565168

Изобретение относится к смешанным фторполимерным композициям, которые в одном типичном применении можно применять в качестве покрытия для субстрата и необязательно можно наносить на субстрат, на который ранее уже была нанесена грунтовка, или подложка, и/или промежуточное покрытие. В одном варианте композиция представляет собой смесь, по меньшей мере, одного политетрафторэтилена с высокой молекулярной массой, модифицированного малым количеством сомономера (TMHPTFE) в количестве менее 1 мас.%, и, по меньшей мере, одного пригодного для обработки в расплаве фторсодержащего полимера (MPF).

Фторсодержащая многофункциональная композиция // 2561971

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к технологическим составам, используемым для покрытия поверхностей твердого материала (тела) и получения многофункциональной (защитной) наноразмерной пленки (конкретно для модификации поверхностей с целью улучшения их свойств), и может найти применение в приборостроении, электронике, машиностроении, топливо-энергетическом комплексе, ЖКХ и иных отраслях, например, в металлообработке.

Способ получения добавки на основе экологически чистой полиамидокислоты и композиционных материалов для антиадгезионных, антипригарных, антифрикционных покрытий по металлу с использованием добавки // 2557530

Изобретение относится к химической промышленности и касается способа получения добавки на основе экологически чистой полиамидокислоты в виде твердых волокон, устойчивой при хранении, которая при переводе в солевое состояние может найти применение для получения композиционных материалов и покрытий по металлу.

Композиции наночастиц для длительной терапии // 2773380

Изобретение относится к области фармацевтики и химии, а именно к фармацевтической композиции для лечения первичного билиарного цирроза у субъекта, содержащей комплекс наночастицы, сердцевина которой связана с количеством комплексов антиген-MHC класса II (pMHCII), где сердцевина содержит оксид железа и ее диаметр составляет от 1 нм до 25 нм; где антиген представляет собой PDC-E2 или его фрагмент, способный индуцировать иммунный ответ; где количество связанных pMHCII на площадь поверхности наночастицы составляет от 0,4 pMHC/100 нм2 до 12 pMHC/100 нм2, где pMHCII связаны с функционализированным малеимидом концом полиэтиленгликольного (PEG) линкера, молекулярная масса которого меньше 5 кДа, где не функционализированный малеимидом конец полиэтиленгликольного (PEG) линкера связан с поверхностью сердцевины, причем комплекс дифференцирует активированную T-клетку или T-клетку памяти в клетку TR1, продуцирующую IL-10, и где комплекс наночастицы содержится в количестве, достаточном для лечения первичного биллиарного цирроза у субъекта.