Патент на изобретение №2383569
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к полимерным композициям, а именно к композициям на основе ароматических полиамидов и ультрадисперсных минеральных наполнителей. Полимерная композиция согласно изобретению представляет собой ароматический полиамид фенилон С-2 и ультрадисперсный наполнитель. В качестве ультрадисперсного наполнителя используются многослойные углеродные нанотрубки «Таунит». Соотношение компонентов: многослойные нанотрубки – 3-10%, фенилон С-2 – 90-97%. Полимерная композиция обладает улучшенными физико-механическими и антифрикционными свойствами. 1 табл.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе ароматических полиамидов и ультрадисперсных минеральных наполнителей и может быть использовано для изготовления деталей подвижных сочленений в машиностроительной, химической и других отраслей промышленности. Известна полимерная композиция на основе ароматического полиамида, которая содержит ультрадисперсный наполнитель в-сиалон (Декларационный патент UA на изобретение Недостатком известной композиции являются низкие физико-механические свойства. Известна также полимерная композиция на основе ароматического полиамида фенилона и ультрадисперсного (размер частиц 0,08-0,12 мкм) неорганического наполнителя оксинитрида кремний-иттрия (Si3N4-Y2O3) (Декларационный патент UA на изобретение В такой композиции степень наполнения ароматического полиамида оксинитридом кремний-иттрия составляет 0,2-5 мас.%. Недостатками такой композиции являются низкая ударная вязкость и высокий коэффициент трения. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является полимерная композиция на основе ароматического полиамида фенилон и коллоидного графита [см. Burya A.I. Friction and wear of aromatic polyamide reinforced by chemical fibres / 9th Nordic Symposium on Tribology “NORDTRIB-2000”, Porvoo, Finland, 12-14 June, 2000, p.1069-1077 – прототип]. Степень наполнения ароматического полиамида коллоидным графитом составляет 10 мас.%. Известная композиция обладает низкой ударной вязкостью и высоким коэффициентом трения. Задачей изобретения является создание полимерной композиции с улучшенными физико-механическими и антифрикционными свойствами. Поставленная задача решается тем, что полимерная композиция, содержащая ароматический полиамид фенилон С-2 и ультрадисперсный наполнитель, в качестве ультрадисперсного наполнителя содержит многослойные нанотрубки «Таунит» при следующем соотношении компонентов, мас.%: многослойные нанотрубки 3-10, фенилон С-2 90-97. Многослойные нанотрубки «Таунит» представляют собой углеродный наноматериал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 120 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95%. Ниже приведены физико-технические свойства углеродных нанотрубок «Таунит», выпускаемых по ТУ 2166-001-0206289-2007.
Пример 1. Композицию из фенилона С-2 (химическое название поли-м-фенилентерефталамид) и многослойных нанотрубок «Таунит» в количественном соотношении 97 мас.% и 3 мас.% приготавливали путем смешения во вращательном электромагнитном поле (0,15 Тл) с помощью ферромагнитных частиц, которые потом извлекали из композиции методом магнитной сепарации. Композицию сушили при температуре 453K на протяжении 1 ч и перерабатывали в изделия методом компрессионного прессования при следующем режиме: загрузка композиции в пресс-форму, разогретую до 523K, нагрев до 593K. После выдержки при этой температуре в течение 10 мин без давления производились выдержка под давлением 55 МПа в течение 5 мин, затем охлаждение пресс-формы до 523К и распрессовка изделия. Исследования проводились по следующим методикам Ударную вязкость определяли по методу Шарпи согласно ГОСТ 4647-80 на маятниковом копре КМ-04 при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%. Коэффициент трения и износ образцов определяли при 298K по схеме диск-колодка в режиме сухого трения на машине СМЦ-2, контртело – сталь 45, термообработанная до твердости 48-50 HRC, диаметр 50 мм. Удельная нагрузка в опытах составляла 1 МПа, скорость скольжения – 1,3 м/с, путь трения 1000 м. До взвешивания проводили одинаковую обработку и предварительную приработку образцов. Износ образцов определяли на аналитических весах ВЛР – 200 с точностью до 0,0002 г. Количество опытов – 15. Пример 2. Композицию из фенилона С-2 (95 мас.%) и многослойных нанотрубок (5 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТов и методик, приведенных в примере 1. Пример 3. Композицию из фенилона С-2 (90 мас.%) и многослойных нанотрубок (10 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТов и методик, приведенных в примере 1. Пример 4. Композицию из фенилона С-2 (88 мас.%) и многослойных нанотрубок (12 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТов и методик, приведенных в примере 1. Пример 5. Композицию из фенилона С-2 (99 мас.%) и многослойных нанотрубок (1 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТов и методик, приведенных в примере 1. Пример 6. Композицию из фенилона С-2 (95 мас.%) и порошка ароматического полиамида оксинитридом кремний-иттрия – ОКН (5 мас.%) приготавливали, перерабатывали в изделия и исследовали согласно ГОСТов и методик, приведенных в примере 1. Свойства полимерных композиций согласно изобретению и известной композиции (прототипа) приведены в таблице.
Анализ результатов, приведенных в таблице, позволяет сделать вывод, что заявляемые композиции на основе ароматического полиамида фенилон С-2 превышают известную композицию по ударной вязкости на 4-73%, антифрикционным свойствам (коэффициенту трения) на 39-57%. Правильность выбранных соотношений компонентов подтверждается контрольными примерами Благодаря высоким физико-механическим свойствам и износостойкости полимерная композиция может использоваться для изготовления деталей подвижных сочленений сельскохозяйственных машин, металлургического и химического оборудования, а также в других отраслях промышленности.
Формула изобретения
Полимерная композиция для изготовления деталей машин и антифрикционных материалов, содержащая ароматический полиамид фенилон С-2 и ультрадисперсный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсного наполнителя она содержит многослойные нанотрубки «Таунит», представляющий собой углеродный наноматериал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 120 нм, длиной не менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||
30862 А от 15.12.2000 г., опубл.15.12.2000 г. Бюл. 