Полимерная композиция

О П И С А Н И Е 1111670587ИЗОБРЕТЕН И Я Са 1 оз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву -влсно 22.02.78 (21) 2588447/23-05 51) Ч 31. 23,0 8,1 5/16 присоединением заявки ЛЪ Государственный комитет) П ите СССРделам изобретении и открытий(71) Заявител Институт механики металлополимерных систе АН Белорусской ССР(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИ ел 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 21 .Недостатками известной композиции являются: высокие износ и коэффициент трения при воздушно-суком трении, и также относительно низкая стойкость к термоокислительной деструкции в области температуры переработки.Цель изобретения - снижение износакомпозиции и контртела при трении.Поставленная цель достигается тем, чтопредлагаемая композиция, содержащая термопластичный полимер, термореактивный полимер с отвердителем и наполнитель содержит в качестве тсрмопластичного поли мера полиэтилен в качестве термореактивного полимера - эпоксидную смолу и фурф 1 золацсго 110 вы 11 монок 1 ер, а в ка 1 сствс наполнителя - закись меди, графит и серно- кислую сурьму при следующем соотноше нии компонентов, вес, %:Полиэтилен 55 - 75 Эпоксидная смола 1 - 4 Фурфуролацегоновый мономер 2 - 6 20 Отвердит ь 0,2 - 0,6Графит 3 - 8 Сернокислая сурьма 1 - 5 Закись меди ОстальноеВведение полиэтилена выше оптимальной 25 концентрации снижает механические свойства материала, а нпжс оптимальной концентрации повышает коэффициент трения композпции.Прп относптсл 1 по высоких нагрузках ап тпфрпкцпонныс изделия пз полиэтиленаПолиэтилен 652,6 4 0,4 20 5 3 73,8 1 2 0,2 15 3 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 терм оокислительного 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 смолафурфуролацетоиовый моиомерБеизосульфоки слотаЗакись медиГрафитСериокислая сурьма 10 15 20 25 30 35 40 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 вггггге оптимальной концентрации сггпжает 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. Г 1 ленка 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.П р и м е р. Проводят испытания предлагаемой и известных композиций.Исследования износа стального вала (сталь 45) и антифрикционных композиций проводят на машине трения МИМ по схеме вал - частичный вкладыш при комнатной температуре, скорости относительного скольгсения равной 0,5 м/с и заданной нагрузке: 0,5 мН/м (воздушно-сухое трение), 5 мН/м 2 (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. СССР533578 по авт.св, СССР455136 Показатели 503 555 555 Износ; 0,1410,96 0,1010,83 0,13 0,92 0,11 0,85 0,1050,88 0,096 0,217 Не обнаружено0,134 0,094 0,194 0,072 0,151 0,0980,21 0,10,23 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, ммз/км В. Трение в воде: 1. Стального вала, мг/км 2. Композиции, ммз/км Как видно из табл. 2, сочетание выбран 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 15 10 - 12% . Учитывая результаты исследования композиций, приведенные в табл. 2, можно сделать вывод, что разработан антифрикционный материал, имеющий более высокие износостойкость и температуру тер 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 изобретения30 Полимерная композиция, содержащаятермопластичный 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 цельюснижения износа композиции и контртелапри 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 - 75Эпоксидная смола 1 - 4Фурфуролацетоновый мономер 2 - 6Отвердитель 0,2 - 0,6Графит 3 - 8Сернокислая сурьма 1 - 5Закись меди ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертиз"1. Авторское свидетельство СССР533578, кл. С 04 В 41/28, 1974.2. Авторское свидетельство СССР455136, кл. С 09 Р 3/74, 1972.