close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY1975

код для вставкиСкачать
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(19)
BY (11) 1975
(13)
C1
6
(51) C 08J 5/16, C 08L 77/00,
(12)
C 08K 13/02//(C 08K
13/02, 3:22, 5:13, 5:56)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(72) Авторы: Сергиенко В.П., Купчинов Б.И., Дорощенко В.И. Лисовский В.В., Мельянцев А.Г.,
Дубровская Г.И.,(BY)
(73) Патентообладатель: Институт механики металлополимерных систем Академии наук
Беларуси (BY)
(21) Номер заявки: 950201
(22) 12.04.1995
(46) 30.12.1997
(71) Заявитель: Институт механики металлополимерных систем Академии наук Беларуси
(BY)
(57)
Антифрикционная композиция, включающая полиамид, графит или диcульфид молибдена в качестве антифрикционного наполнителя, смазку и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что она содержит в
качестве смазки алкилфенол формулы
OH
C15H27
а в качестве модифицирующей добавки - алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана общей формулы
OR
(RO)
4
n
Ti (O
P
O
OH
O
OR
P O
P
O
O
,
,
OR ) n ,
где R- алкил C2-C8, R'-алкил C6-C17, n=1-3, и диоксид титана при следующем соотношении компонентов,
мас.ч:
полиамид
100
антифрикционный наполнитель
3-6
алкилфенол
0,08-1,2
алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана
0,1-1,8
диоксид титана
2-8.
(56)
1. А.с. СССР 1001676, МКИ С08L 77/00, С08J 5/16, 1988,
2. А.с. СССР 1235880, МКИ С08J 5/16, С08L 77/00, С08К 3/00, 1986.
BY 1975 C1
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения
и может использоваться в машиностроении для изготовления подшипниковых элементов узлов трения,
работающих в условиях воздействия повышенных температур и нагрузок.
Известна самосмазывающаяся антифрикционная композиция, содержащая, мас.%: полиолефин 5-15, смазочное масло 3-10, графит 5-10, ингибитор коррозии 1-5, полиамид [1]. Недостатком композиции является
высокий коэффициент трения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная композиция, содержащая, мас.ч.: графит- 10-24, дисульфид молибдена 8-10, политетрафторэтилен - 1-3, окись
иттрия - 1-3, и полиамид - остальное [2]. Недостатком этой композиции является длительность процесса изготовления материала, что снижает его технологичность. Кроме того композиция обладает высоким коэффициентом трения при использовании ее в узлах трения, работающих со смазкой, недостаточной стойкостью
к термоокислительной деструкции и невысокой теплостойкостью, что ограничивает ее применение в высоконагруженных узлах трения.
Задача изобретения - повышение теплостойкости и стойкости к термоокислительной деструкции, снижение коэффициента трения и повышение технологичности композиции.
Поставленная задача достигается тем, что антифрикционная композиция, включающая полиамид, антифрикционный наполнитель, смазку и металлоорганическое соединение, содержит в качестве смазки - алкилфенол с химической формулой
OH
C15H27
в качестве металлоорганического соединения - алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана общей
формулы
OH
OR
(RO)4 - n Ti(O
P
O
P
O
O
OR'
O
P
OR')n
O
где, R' - алкил С2-8, R - алкил С6-17, n= 1-3 и дополнительно - диоксид титана при следующем соотношении
компонентов, мас.ч.:
полиамид
100
антифрикционный наполнитель
3-6
алкилфенол
0,08-1,2
алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана
0,1-1,8
диоксид титана
2-8.
Сущность изобретения и предположительный механизм действия компонентов заключается в следующем. В качестве замещенного алкилфенола использовали карданол, одно из фенольных соединений, получаемых из скорлупы ореха кешью. Эти соединения представляют собой смесь высокореакционноспособных
по отношению к формальдегиду моно- и диатомных алкилфенолов с ненасыщенным радикалом (C15) в метаположении:
OH
R
карданол (90%)
2
BY 1975 C1
OH
R
HO
кардол (10%)
R - -(СН2)7 - СН - СН - (СН2)5 - СН3 ;
R,R' - -(СН2)7 - СН = СН - СН2 - СН = СН - (СН2)2 СН3 ;
R,R' - -(СН2)7 - СН = СН - СН2 - СН = СН - СН2 - СН = СН2.
Наличие длинного радикала уменьшает жесткость структуры карданола, снижает хрупкость полимеризованного продукта.
К аналогам карданола можно отнести некоторые продукты переработки древесины, например, лигнин, натуральные каучуки. Однако эти вещества, в силу того, что они имеют короткие боковые цепи,
можно отнести лишь к химическим аналогам.
По проведенным в ИММС НАН Б исследованиям он способен при введении в полиамиды выполнять роль антиоксиданта. Одновременно, благодаря наличию длинного углеводородного остатка, он
играет роль смазки, снижая коэффициент трения.
Содержание алкилфенола в количестве менее 0,08 мас.ч. не обеспечивает повышения термостойкости полиамида и снижения коэффициента трения, а содержание сверх 1,2 мас.ч. приводит к снижению
механической прочности.
Алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана указанной формулы играют роль пластификатора и
одновременно с алкилфенолом модификатора трения. Уменьшение содержания алкилтрифосфатов алкоксипроизводных титана менее 0,1 мас.ч. приводит к увеличению коэффициента трения и снижению
ударной вязкости, а содержание сверх 1,8 мас.ч. к снижению механической прочности. Алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана получали путем введения тетраалкилортотитаната Ti(OR) 4 где R =
алкил C2-8 в реакцию с 1-3 эквивалентами производного фосфорной кислоты, в качестве которого используют продукт взаимодействия эквимолярных количеств пятиокиси фосфора и диалкилового эфира
фосфорной кислоты (R'O)2 P(O)ОН где R'= алкил C6-17. Использовали следующие конкретные соединения:
OC 2H 5 OH
(C 2H 5O)3Ti(O
P
O
O
P
OC 6H 13
O
P
OC 6H 13)
O
O
/триэтокси-(дигексил-этилтрифосфато)титан/
OC 4H 9 OH
(C 4H 9O)2Ti(O
P
O
O
P
(1)
OC 13H 27
O
P
OC 13H 27)2
O
O
/дибутокси-бис(дитридецил-бутилтрифосфато)титан/ (2)
(C 8H 17O)Ti(O
OC 8H 17 OH
OC 17H 35
P
P
O
O
P
O
O
OC 17H 35)3
O
/октилокси-трис(дигептадецил-октилтрифосфато)титан/ (3)
3
BY 1975 C1
Сочетание в композиции алкилтрифосфатов алкоксипроизводных титана и диоксида титана (а не
оксида другого металла) позволяет получить высокую механическую прочность и износостойкость.
Содержание диоксида титана менее 2 мас. ч. приводит к снижению механической прочности и износостойкости, а содержание сверх 8 мас. ч. приводит к появлению хрупкости. В качестве антифрикционных наполнителей использовали графит или дисульфид молибдена. Содержание антифрикционного наполнителя в количестве 3-6 мас. ч. позволяет оптимально сочетать фрикционные и механические
характеристики материала.
Эффект от использования заявляемого технического решения не является следствием известных
изобретений и обнаружен самими авторами. Авторам не известно техническое решение, предусматривающее использование алкилфенола и алкилтрифосфатов алкоксипроизводных титана совместно с диоксидом титана для модифицирования полиамидов.
При изучении патентной информации и научно-технической литературы подобные решения не обнаружены. В соответствии с изложенным, заявляемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия", а положительный эффект достигается лишь в совокупности отличительных признаков.
Композицию готовят следующим образом. Гранулы полиамида загружают в смеситель принудительного действия, добавляют алкилфенол и алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана, представляющие собой густые жидкости, и производят перемешивание в течении 10-15 минут. За это время
жидкости равномерно смачивают поверхность гранул. Затем в смеситель загружают антифрикционный
наполнитель и диоксид титана и смешение повторяют в течение 10-15 минут. За это время наполнители
равномерным слоем налипают на смоченные смесью алкилфенола и алкилтрифосфатов алкоксипроизводных титана поверхности гранул.
Материал перерабатывают в изделия методом литья под давлением при температуре 220-230 5о 0С и
давлении литья 80-100 МПа.
Составы композиций приведены в таблице 1. Сравнительные свойства предлагаемой композиции и
прототипа приведены в таблице 2. Продолжительность технологического процесса изготовления предлагаемого материала и прототипа приведена в таблице 3.
Как видно из представленных данных предлагаемый материал не уступает известному по механической прочности и превосходит его по теплостойкости по Вика (на 20%), по термостойкости (на 10%), по
износостойкости (в 2-3 раза). Коэффициент трения предлагаемого материала при трении без смазки ниже
на 10%, а при трении со смазкой ниже в 2-3 раза, чем у известного материала. Продолжительность технологического процесса изготовления известного материала в 10 раз больше (в основном за счет необходимости изготовления продукта взаимодействия), чем предлагаемого.
Составы I и VII показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов приводит к
снижению свойств материала. Контрольные составы VIII и IX показывают, что использование одного
алкилфенола или алкилтрифосфатов алкоксипроизводных титана приводит к значительному уменьшению износостойкости материала. Состав X показывает, что замена диоксида титана на другой оксид (в
данном случае оксид алюминия) приводит к возрастанию коэффициента трения и увеличению износа.
Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата.
Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82, а при растяжении по ГОСТ
11262-80 на машине ЦД-10. Фрикционные испытания проводили на машине трения CMT-l по схеме
"вал-частичный вкладыш". Коэффициент трения определяли при нагрузке 4 МПа и скорости скольжения 0,75 м/с, а интенсивность изнашивания при нагрузке 1 МПа и скорости скольжения 0,25 м/с. Теплостойкость по Вика определяли по ГОСТ 15065-69. Термостойкость (стойкость к термоокислительной деструкции) определяли по данным термогравиметрии на дериватографе Q-1500D. За
количественную характеристику термостойкости принимали температуру, при которой начиналась интенсивная потеря массы образца. Ударную вязкость определяли на маятниковом копре по ГОСТ 467480.
Предлагаемая антифрикционная композиция была испытана в узлах трения аксиально-поршневых
насосов для изготовления подшипников скольжения опоры траверсы насосов. На основании лабораторных и ресурсных испытаний, проведенных на ПО "Гидроавтоматика" (г. Гомель), разработанная композиция рекомендована к серийному внедрению.
Изготовленные из разработанной композиции подшипники для траверсы аксиально- поршневых насосов НАП-140-20 взамен металлических шарикоподшипников (№ 310), являются на сегодняшний день
единственным в СНГ примером использования композиционных материалов в конструкциях мощных
масляных насосов.
Таблица 1
4
BY 1975 C1
Составы композиций конкретного выполнения
Компоненты
Заявляемый состав, мас. ч.
II
III
IV
V
VI
I
1. Полиамид 6 (поликапромид)
(ОСТ 6-06-09-83)
2. Полиамид 6 стеклонаполненный
(ТУ 6-05-24-953-74)
3. Полиамид 12 (полидеканамид)
(ОСТ 6-06-369-74)
4. Антифрикционный наполнитель
- графит (ГОСТ 8293-73)
- дисульфид молибдена
(ТУ 48-19-133-75)
5. Алкилфенол
6. Алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана с химической формулой (1)
(2)
(3)
7. Диоксид титана (ТУ 6-10-727-78)
8. Оксид алюминия (ТУ 6-09-426-75)
VII
VIII
IX
X
100
100
-
100
-
100
100
100
100
100
-
-
100
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100
-
-
-
-
-
2
3
3,5
4
-
6
7
4
4
4
0,05
0,08
0,2
0,5
5
1
1,2
1,5
1
-
0,5
2
9
-
1,8
8
-
1
6
-
0,5
5
-
0,2
4
-
0,1
2
-
0,05
1
-
5
-
1
-5
-
0,5
5
Таблица 2
Физико-механические и трибологические свойства материалов
Показатель
1. Коэффициент трения
- без смазки
- со смазкой минеральным маслом И-20 А
2. Интенсивность изнашивания,
I×10-9
3. Ударная вязкость, кДж/м2
4. Теплостойкость по Вика, °С
5. Термостойкость, °С
6. Разрушающее напряжение при
сжатии, МПа
- исходное
- после 6 ч кипячения в воде
7. Разрушающее напряжение при
растяжении, МПа
Прототип
а.с. СССР
№ 1235880
Заявляемый состав
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
0,10-0,11
0,07
0,10
0,04
0,09
0,03
0,09
0,03
0,09
0,03
0,08
0,03
0,08
0,03
0,10
0,04
0,10
0,05
0,10
0,05
0,12
0,07
1,0-1,2
0,8
0,5
0,5
0,5
0,4
0,4
0,8
1,2
1,3
1,4
65-75
180-200
370-375
73
230
410
78
230
410
82
235
410
80
220
400
80
220
400
78
220
400
75
220
390
70
220
390
72
220
380
70
200
380
146-153
140-152
128-136
170
163
140
170
164
145
175
160
145
172
163
148
173
162
146
170
165
145
165
160
140
162
165
140
165
162
140
170
150
132
5
BY 1975 C1
Таблица 3
Определение продолжительности технологических процессов изготовления материалов
Операции
1. Измельчение компонентов (двукратное)
2. Нанесение на гранулы полиамида адгезива
3. Смешение гранул полиамида с порошкообразными компонентами
4. Общая продолжительность
Продолжительность
Прототип, а.с. СССР
Заявляемый мате№ 1235880
риал
4-5 часов
10-15 минут
10-15 минут
30 минут
10-15 минут
4 ч 40 минут-5 ч 45 минут
Cоставитель А.Ф. Фильченкова
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректор Т.Н. Никитина
Заказ 5552
Тираж 20 экз.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
20-30 минут
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
130 Кб
Теги
патент, by1975
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа