Композиция уплотнительного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕаЪБЛИН НЯ А 5 06 4 С 08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 3:7-.ере азотое фторилокно прнентов 0 2 казанной рнокислого нийфосфата е фтори- тированное-7 1-30 о т л иуглеродное идом хрома массы 1, отлито высокомо рафитирован 153 фтора о ГОСУДАРСТВЕННЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий(71) Хмельницкий технологическийинститут бытового обслуживания(54) (57) 1. КОМПОЗИЦИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА для деталей; работающих в режиме сухого трения, включающая термопласт, выбранный из группы,содержащей политетрафторзтилен, полиэтилен, поливинилацеталь и ароматический полиамид, и углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повьппения антифрикционныхсвойств материала в сухих газах притемпературах ниже 120 С, она дополнительно содержит низкомодульноеуглеродное волокно, обработанноесмесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата в соотношени7:3 при 800-1600 С в атмосфили метана, и высокомодульнрованное графитированное воследующем соотношении кампов композиции, мас.ч,:Термопласт, выбранныйиз указанной группыУглеродное волокно,обработанное хлоридомхромаНизкомодульное углеродное волокно,обработанное усмесью тетрабонатра и диаммоВысокомодульнорованное. графиволокно2. Композици по п. 1,ч а ю щ а я с я тем, чтоволокно, обработанное хлорсодержит 0,5-6,5 Ж хрома отволокна.3, Композиция по.п.ч а ю щ а я с я тем, чдульное фторированное гное волокно содержит 5"массы волокна.Изобретение относится к составам на основе полимеров и модифицированных наполнителей и может быть использовано для получения уплотнительвых материалов антифрикционного назначения, работающих в сухих газах.1Известна композиция уплотнительного материала, включающая 100 мас.ч.поликарбоната 90 мас.ч, порошка гра-,1 Офита и 5 мас. ч. углеродного волокна,обработанногд поликарбонатом 1 .Однако композиция имеет низкуюизносостойкость и высокий коэффициенттрения в сухих газовых средах,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемо-му результату является композицияуплотнительного материала, включающая,100 мас,ч. термопласта, выбранногоиз ряда полиацеталь, политетрафторэтилен, полиэтилен, ароматическийполиамид, и 11,1-42,9 мас.ч. углеродного волокна, обработанного соедине-ниями хрома, например, хлоридом хро- ,2.ма.или комплексом хрома с амидом илиэфиром полиакриловой или полиметакриловой кислот. Процентное содержаниеот массы углеродного волокна хлоридахрома составляет О, 1-2 2 .ЗОИзвестная композиция имеет лучшиеантпфрикциоиные свойства, однако ееизносостойкость при температурахниже 120 С, т.е. при температурахработы большинства компрессоров с су 35хим газом недостаточно высока. Целью изобретения является павьппение антифрикционных свойств композиции в сухих газах при температурах ниже 120 С.40Поставленная цель достигается тем, что композиция уплотнительного материала для деталей, работающих в режиме сухого трения, включающая термопласт, выбранный из группы, содержащей политетрафторэтилен, полиэтилен, поливинилацеталь и ароматический полиамид, и углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, дополнительно содержит низкомодульное углеродное 50 волокно, обработанное смесью тетра.борнокислого патра и диаммонийфосфата в соотношении (3:7)-7:3) при 800 о1600 С в атмосфере азота или метана, и высокомодульное фторированное граФитированное волокно, при следующем соотношении компонентой в композиции, мас.ч.: Термопласт, выбранныйиз указанной группы 100Углеродное волокно,обработанное хлоридомхрома . 2-10Ниэкомодульное углеродное волокно, абра"ботанное смесью тетраборнокислого натраи диаммонийфосфата 2-70Высокомодульное фторированное графитирован ное волокно 1-30Углеродное волокно, обработанноехлоридом хрома, содержит 0,5-6,5 Ххрома от массы волокна,Высокомодульное Фторированноеграфитированное волокно содержит5-15 Е фтора от массы волокна,Углеродное волокно, обработанноехлоридом хрома, обеспечиваетнизкийизнос при случайном повьппении темпеоратуры в зоне контакта вьппе 120 С.В качестве исходного углеродного во"локна используют волокна, полученныеиз полиакрилонитрила, гидратцеллюлозы или нефтяного пека и термообрабоОтанные при 400-2500 С в инертнойатмосфере или метане и имеющие плотност.ь порядка 1350-1950 кг/мз, модуль упругости при растяжении 10600 ГПа, относительное удлинениепри разрыве 0,3-67., диаметр 4-15 мкм,содержание углерода 60-100%,Низкомодульное углеродистое волокно, обработанное тетраборнокислымнатром и диаммонийфосфатом при800-1600 С в атмосфере азота или метана, обеспечивает высокую износо-,стойкость притемпературах ниже120 С, В качестве исходного углеродистого волокна используют волокна,полученные из гидратцеллюйозы, полиакрилонитрила, нефтяного пека и термообработанные при 800-1600 С в.инертной атмосфере или метане и имеющиеплотность порядка 1450-1800 кг/м,:модуль упругости при растяжении б 80 ГПа, прочность при разрыве 0,2-,1,5 ГПа, относительное удлинениепри разрыве 0,6-4,5, диаметр - 420 мкм, содержание углерода 60-95 Ж.Высокомодульное Фторированное граФитированное волокно обеспечиваетнизкий коэффициент трения при температурах ниже 120 СВ качествеисходного графитированного волокнаиспользуют волокна, полученные из3 1239полиакрилонитрила или гидратцеллюлоэы и термообработанные при 18002500 С в инертной атмосфере и имеющие плотность порядка 1600-1900 кг/м,модуль упругости при растяжении 180600 ГПа, прочность при разрыве1,5-5 ГПа, относительное удлинениепри разрыве 0,4 - 27, диаметр 410 мкм, содержание углерода 98 - 1007.В качестве термопласта используют 10полимеры, выбранные из ряда политетрафторэтилен, полиэтилен (низкого иливысокого давления), поливинилацетали(поливинилацетат, поливинилформаль,поливинилзтилаль, поливинилбутираль), 15ароматический полиамид (в виде продукта поликонденсации терефталевойили изофталевой кислот или их смесии фенилендиамина).Обработанные хлоридом хрома углеродные волокна получают следующимобразом,Исходные углеродные волокна обра-батывают в течение 30-50 мин 30707-ной азотной кислотой при 20-100 С;25с последующей нейтрализацией 5-15 Еным раствором едкого натра или углекислого натра с последующей промывкой холодной и горячей водой. Затемобрабатьвают их О, 1-17-ным водным зоили спиртовым раствором хлорида хрома. Далее проводят сушку при 80-90 С,Пропиток проводят столько, чтобы науглеродном волокне содержалось 0,56,53 хрома от массы волокна. Обработанное волокно имеет те же свойства,что и исходное углеродное волокно.Низкомодульное углеродистое волокно обезжиривают 5-10 -ным воднымраствором тринатрийфосфата, промывают .горячей водой и затем обрабатьвают1-107.-ным водным раствором смеситетраборнокислого натра и диаммоний"фосфата, взятых в соотношении (3:7)(7:3). После сушки при 100-.150 Собработанные волокна термообрабаты134 4вают при 800-1600 С в метане или азоте, Количество повторных циклов пропитки и термообработки 1 - 5. Термообработанные углеродистые волокна имеют следующие свойства; модуль упругости при растяжении 10 - 90 ГПа, прочность при разрыве 0,25-1,6 ГПа,Высокомодульные графитированные при 1800-2500 С волокна на основе полиакрилонитрола подвергают фторированию до содержания 5-157. Фтора на волокне. фторированные волокна имеют следующие свойства: модуль упругости при растяжении 150-450. ГПа, прочность при разрыве 1,0-4 ГПа.П р и м е р. 100 мас.ч. порошка политетрафторэтилена смешивают 10 мин с рубленными углеродными волокнами длиной 50-500 мкм в лопастном смесиотеле при 10 С, добавляют 6 мас.ч. углеродного волокна, обработанного хлоридом хрома, 30 мас,ч. низкомодульного углеродистого волокна, обработанного смесью тетраборнокислого , натра и диаммонийфосфата при 800- 1600 С в атмосфере азота,и 14 мас.ч. высокомодульного фторированного графитированного волокна. Композицию дополнительно дробят на дисмембраторе при производительности 10 кг/ч, скорости 20000 об/мин и числе циклов, равном двум. Получен,ную композицию перерабатывают в изделие уплотнительного материала по известной технологии переработки наполненных фторопластав.Антифрикционные свойства композиций на основе поливинилацетата (ПВА) и углеродных волокон (УВ) при 40. С и трении в сухом азоте по стали ЗОХ 13 (НКС 45-50, К =0,2-0,25 мкм) при нормальной нагрузке 100 Н, скорости скольжения 1,0 м/с, на участке пути трения 2:20 км даны в табл. 1.Таблица 11239134 Продолжение табл,Углеродноеволокно, обработанноехлоридом хрома (УВ 1) НизКомодуЛьное углеродистоеволокно, обработанное смесьютетраборнокислого натра и диаммонийфосфата в соотношении5:5 при 850 С в атмосфере метана(10 мас.Ж Фтора на волокне)графитированное волокно (УВ 3) 1,0 0,26 100 УВ 2 30 0,8 0,23 100 ПВА УВ 1 10 УВ 2 70 УВ 3 0,65 30 0,20 П р и м е ч а н и е. Количество хрома на УВ 1 составляет 17. от массы волокна. Продолжение табл,2 Антифрикциенные свойства композиций, включающих 100 мас.ч. термопласта, 6 мас.ч. 7 В 1 30 мас.ч.УВ 2 и 14 мас.ч, УВ 3, в зависимости от типа термопласта, представлены в табл. 2. Тнп термопласта 145Таблица 2 0,16 Полиэтилен и Ароматическ полиамид,52 илацетат 0,235 сти ото натра а то 0,18 62 этилен Полив (ПВА) Полит Интенсив- Коэффиность циентизноса трения(х О )мм / Нф м) В табл. 3 приведены антиф ные свойства композиции, вкл 100 мас.ч. полнтетрафторэтил 6 мас.ч, УВ 1, 30 мас.ч. УВ и 14 мас,ч. УВ 3 в зависим соотношения тетраборнокисло и диаммонийфосфата. рикцио ючающеена, .21239134 Антифрикционные свойства композиции, включающей 100 мас.ч. политетрафторэтилена, 6 мас.ч, УВ 1, 30 мас.ч. УВ 2 и 14 мас.ч, УВ 3, в зависимости от содержания хрома на УВ 1 даны в табл. 5,Т а б л и ц а 5 Таблица 3 оэффицинт трения Соотношение тетраборно" кислого натра и диаммо- нийфосфата Интеисивностизноса/(Н м) Коэффициенттрения Содержание Интенсивность.0,72 0,18 0,5 0,68 0,18 0,18 0:,62 3,3 20 0,20 0,62 0,64 0,20 В таблице 6 приведены антифрик" цнонные свойства композиции, включающей 100 мас .ч. политетрафторэти" лена, 6 мас.ч. УВ.1, 30 мас.ч. УВ 2 и 14 мас.ч, высокомодульного фторированного графитнрованного волокна (УВ 3), в зависимости от содержания фтора на УВ 3. таблица 4ЗО Температур термообработки, С Та блицаб 0,62/0,750,56/- Оэ 54 ГОэ 70О, 74/0,78 0,18/0,220,19800 ть Коэффициент тре: фния 1200 2/0,25 1350 22 0 45 ч, а н й е Значения интен-"сивности износаи коэффициентатрения в числителе получены 56при термообработке УВ 2 в ат-.,62 ,62 18- б,пр в нению иными в сухи е 120 з таблиц 1иция, по срадает повышесвойствамиратурах ниж ак видно емая комп вестной о икционными х при темпн дписно изв.-полигр. пр-тие, г. город, ул. Проект Антифрикционные свойства композиции, включающей 100 мас.ч. политет" рафторэтнлена, б мас.ч. УВ 1, 30 мас.ч. низкомодульного углеродистого волокна, обработанного смесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата в соотношении 5:5 (УВ 2)и 14 мас,ч. УВ 3, в зависимости от . температуры термообработки УВ 2 указаны в табл, 4. Интенсивность Коэффициентизноса трения(Н м) Содержание Интенсивносфтора, Х износа от массы (х 10 ), мм вопокна I (Н. м)