Патент на изобретение №2281960
|
||||||||||||||||||||||||||
(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 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.%:
|
||||||||||||||||||||||||||