Патент на изобретение №2281960

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2281960 (13) C1
(51) МПК

C08J5/16 (2006.01)
C08L27/18 (2006.01)
C08K3/22 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.12.2010 – может прекратить свое действие

(21), (22) Заявка: 2005107970/04, 21.03.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

21.03.2005

(46) Опубликовано: 20.08.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2002126395, 10.04.2004.
ОХЛОПКОВА А.А. и др. Использование оксидных и нитридных керамик для модификации политетрафторэтилена. – Трение и износ, 1999, 20, № 1, с. 80-85.
RU 2099365 C1, 20.12.1997.
WO 8500364 A1, 31.01.1985.

Адрес для переписки:

677002, г.Якутск, ул. Автодорожная, 20, ИНМ СО РАН

(72) Автор(ы):

Охлопкова Айталина Алексеевна (RU),
Попов Савва Николаевич (RU),
Слепцова Сардана Афанасьевна (RU),
Аввакумов Евгений Григорьевич (RU),
Винокурова Ольга Борисовна (RU),
Гусев Алексей Алексеевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Институт неметаллических материалов СО РАН (RU)

(54) АНТИФРИКЦИОННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к антифрикционной композиции, содержащей политетрафторэтилен и неорганический наполнитель. В качестве неорганического наполнителя она содержит синтетическую шпинель магния с удельной поверхностью 170-200 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: шпинель магния 1,0-2,0; политетрафторэтилен остальное. Предложенное изобретение позволяет повысить деформационно-прочностные характеристики и износостойкость материалов за счет введения в полимерную матрицу синтетической шпинели магния. 1 табл.

Изобретение относится к области полимерною материаловедения, а именно к антифрикционным полимерным материалам, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения и узлов трения.

Известны композиционные материалы для изготовления подшипников скольжения, торцовых уплотнений и других элементов узлов трения на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и неорганических наполнителей различной химической природы [Истомин Н.П.Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторопластов. – М.: Наука, 1987. – 147 с.]. Материалы известны как самосмазывающиеся антифрикционные с малым коэффициентом трения, но имеют низкие деформационно-прочностные характеристики, обладают повышенной жесткостью, что снижает ресурс их работы.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемом) материалу являются малонаполненный композит на основе ПТФЭ (90-99.5 мас.%) и ультрадисперсного -сиалона (оксинитрид алюминия-кремния) (0,5-10,0 мас.%) (прототип) [ТУ 301-05-120-91 «Композиции фторопластовые малонаполненные антифрикционного назначения»], а также малонаполненный композит на основе ПТФЭ (98-99,5 мас.%) и шпинели магния, полученной плазмохимическим методом с удельной поверхностью 50-70 м2

Обладая высокой износостойкостью, эти материалы характеризуется недостаточной прочностью и эластичностью, что ограничивает область их применения.

Технической задачей изобретения является повышение деформационно-прочностных характеристик композиционного материала на основе ПТФЭ при сохранении высокой износостойкости.

Достижение положительного эффекта обеспечивается введением в ПТФЭ синтетической шпинели магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шпинель магния (MgAl2O4) 1,0-2,0;

ПТФЭ – остальное.

ПТФЭ (фторопласт-4) – промышленный продукт ГОСТ 10007-80, представляющий собой белый, рыхлый порошок со степенью кристалличности до спекания 95-98%, после спекания 50-70% и плотностью 2.17-2,19 г/см3, Тпл 327°С.

Шпинель магния – продукт, полученный путем механохимического синтеза в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (г. Новосибирск). Физические параметры шпинели магния: размеры частиц – 0,08-0,1 мкм; удельная поверхность – 170-200 м2/г [Пат. 2078037 РФ, С1 С 01 В 33/20, 33/26. Способ получения алюмосиликата щелочноземельного металла / Аввакумов Е.Г., Девяткина Е.Т.. Косова Н.В., Ляхов Н.3. – № 93029074/25; Заявл.31.05.1993; Опубл.27.04.1997; Бюл.№ – 12].

Для получения композиции в ПТФЭ вводили синтетическую шпинель магния, помещая расчетную массу полимера и наполнителя в высокооборотный смеситель и смешивая до получения однородной массы. Затем из композиции путем холодного прессования делали заготовки требуемой формы и спекали их в электрической печи при температуре 370±5°С.

Введение в ПТФЭ синтетической шпинели магния позволяет получить композиционный материал, обладающий высокой износостойкостью и повышенными деформационно-прочностными показателями.

Подобные свойства композита заявляемого состава обусловлены влиянием наполнителя на процессы формирования структуры композита.

Пример. 99,0 г ПТФЭ и 1,0 г порошка MgAl2О4, смешивают в лопастном смесителе до получения однородной массы. После смешения композицию сушат в сушильном шкафу при температуре 100-120°С в течение одного часа. Затем композицию помещают в холодную пресс-форму и прессуют изделие при удельном давлении 50 МПа. Спекание изделий проводят в электрической печи при температуре 370±5°С. Охлаждение спеченных изделий проводят непосредственно в печи.

Остальные примеры получения композиционного материала заявляемого состава приведены в таблице.

Методики определения свойств композита

Физико-механические свойства заявляемого антифрикционного материала определены на стандартных образцах (ГОСТ 11262-80). Испытания проводили на машине «Инстрон» (Англия) при скорости перемещения подвижных захватов 100 мм/мин. Триботехнические параметры определены на машине трения СМЦ-2 но схеме «вал-втулка». Нагрузка 67 Н, скорость скольжения 0,39 м/с, путь трения 7 км. Исследуемый образец – втулка диаметром 32-22 мм, высотой 21 мм, контртело стальной вал. Результаты испытаний представлены в таблице.

Технико-экономическая эффективность

Использование заявляемого изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет увеличить предел прочности при разрыве материала до 24 МПа, относительное удлинение при разрыве – до 340%, в сочетании с высокой износостойкостью. Как видно из приведенных данных, прочность при разрыве возросла по сравнению с прототипом на 20-25%, эластичность на 25-30%, износостойкость на 40%, а по сравнению с аналогом прочность возросла на 20-40%. Оптимальное содержание наполнителя 1,0-2,5 мас.%.

Применение антифрикционной композиции заявляемого состава позволит повысить ресурс работы изделий в узлах трения машин и оборудования.

Формула изобретения

Антифрикционная композиция, содержащая политетрафторэтилен и неорганический наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве неорганического наполнителя она содержит синтетическую шпинель магния с удельной поверхностью 170-200 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шпинель магния 1,0-2,0
Политетрафторэтилен Остальное

Categories: BD_2281000-2281999