close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3467

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(21) Номер заявки: 961150
(22) 1996.12.20
(46) 2000.09.30
BY (11) 3467
(13)
C1
(51)
(12)
(54)
(19)
6
C 08L 61/10,
C 08L 1/18,
C 08K 13/02//
(C 08K 13/02, 3:20,
5:3415, 5:42, 7:02)
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(71) Заявитель: Белорусский
государственный
университет транспорта (BY)
(72) Авторы: Белый А.А. (RU), Близнец М.М.,
Матюшенко В.Я. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский
государственный университет транспорта (BY)
(57)
Полимерная композиция, включающая фенолоформальдегидную смолу резольного типа, наполнитель из
рубленых льняных или хлопчатобумажных волокон, полимер на основе полиатомного спирта, гексаметилентетрамин и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве полимера на основе полиатомного спирта нитрат целлюлозы, в качестве минерального наполнителя наполнитель, выбранный
из группы: каолин, окись магния, слюда, окись кремния, и дополнительно продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
фенолоформальдегидная смола резольного типа
100
гексаметилентетрамин
4-10
наполнитель из рубленых льняных или хлопчатобумажных волокон
5-110
нитрат целлюлозы
0,1-40
продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца
1-30
минеральный наполнитель
10-50.
BY 3467 C1
(56)
1. SU 1171486 А, МПК4 C08L 61/14, C08K 3/10, 1985.
2. SU 1564166 А1, МПК5 C08L 61/10 (C08L 61/10, C08K 3/00,5:00), 1990 (прототип).
Изобретение относится к созданию конструкционных композиционных материалов на основе полимеров
и может быть использовано на железнодорожном транспорте для изготовления различных деталей, работающих в условиях сезонных изменений температур при повышенных контактных напряжениях, например
деталей изолирующего стыка, изолирующих втулок в скреплениях на железобетонном подрельсовом основании.
Известна полимерная композиция, включающая фенолоформальдегидную смолу резольного типа (100
мас.ч.), волокнистый наполнитель (80-250 мас.ч.), выбранный из группы, содержащей отходы льняных или
хлопчатобумажных тканей, трикотажного хлопчатобумажного полотна, вискозных, полиамидных, полиэфирных и полиакрилонитрильных волокон, длиной 0,5-40 мм, гексаметилентетрамин (4-10 мас.ч.), диаминофенолдигидрохлорид (0,1-0,8 мас.ч.), поливинилбутираль (1-10 мас.ч.) и магнийцинковый оксихлорид (2-20 мас.ч.) [1].
В качестве добавок известная полимерная композиция содержит диаминофенолдигидрохлорид и магнийцинковый оксихлорид, которые в присутствии влаги вызывают коррозию поверхностей металлических деталей, которые контактируют с изделиями из композиции. Материал из известной полимерной композиции характеризуется высоким водопоглощением, что приводит к разрушению деталей из нее, которые
эксплуатируются при отрицательных температурах.
BY 3467 C1
Наиболее близкой к заявляемой является полимерная композиция, включающая фенолоформальдегидную смолу
резольного типа (100 мас.ч.), рубленый волокнистый наполнитель (40-250 мас.ч.), гексаметилентетрамин (4-10
мас.ч.), 10 %-ный раствор поливинилбутираля в этиловом спирте (1-10 мас.ч.), ненасыщенную полиэфирную
смолу на основе продукта поликонденсации полиэтиленгликоля с малеиновым или фталевым ангидроном с
вязкостью 20-50 с при 20 °С (0,5-15 мас.ч.), оксинитрат алюминия (2-20 мас.ч.), метазин (0,3-12 мас.ч.), сернокислый барий (0,1-3 мас.ч.) и минеральный наполнитель, выбранный из группы: каолин, графит, двуокись
кремния (5-50 мас.ч.) [2].
В качестве модификатора известная полимерная композиция содержит оксинитрат алюминия, который
вызывает повышенную коррозию металла, контактирующего с полимерными изделиями. В процессе эксплуатации в узлах железнодорожной техники изделия из известной композиции подвергается воздействию
атмосферных факторов (влажность, загрязнения, суточные и сезонные изменения температуры, солнечная
радиация и т.д.), что приводит к их старению и к преждевременному выходу из строя машин и механизмов.
Низкая стойкость полиэфирной смолы к воздействию солнечной радиации также способствует ускорению старения изделий из известной полимерной композиции. Вследствие плохой совместимости ненасыщенной полиэфирной смолы с фенолоформальдегидным олигомером материал из известной композиции обладает низкой
ударной вязкостью, что затрудняет применение изделий из него в узлах железнодорожной техники, подверженных ударным воздействиям.
Предлагаемая полимерная композиция обеспечивает получение конструкционных и антифрикционных
полимерных материалов на основе резольной фенолоформальдегидной смолы.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в улучшении эксплуатационных
свойств изделий из полимерной композиции за счет повышения маслостойкости адгезии связующего к волокнистому наполнителю, увеличения антикоррозионных свойств материала, уменьшения маслопоглащения
образцов, а также в снижении износа как композиции, так и стального контртела при трении, в маслоабразивной среде.
Указанный технический результат достигается тем, что в полимерную композицию, включающую фенолоформальдегидную смолу резольного типа, наполнитель из рубленых льняных или хлопчатобумажных волокон, полимер на основе полиатомного спирта, гексаметилентетрамин и минеральный наполнитель, вводят
в качестве полимера на основе полиатомного спирта нитрат целлюлозы, в качестве минерального наполнителя наполнитель, выбранный из группы: каолин, окись магния, слюда, окись кремния, и дополнительно
продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолоформальдегидная смола резольного типа
гексаметилентетрамин
наполнитель из рубленых льняных или хлопчатобумажных волокон
нитрат целлюлозы
продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца
минеральный наполнитель
100
4-10
5-110
0,1-40
1-30
10-50.
В качестве связующего при получении полимерной композиции выбрана фенолоформальдегидная смола
резольного типа марки ЛБC-I или ЛБС-3 (ГОСТ 901-78). Повышения степени сшивки связующего и прочности композиции достигали путем введения в ее состав аминного отвердителя, например гексаметилентетрамина (ТУ 6-09-36-70). Оптимальное содержание отвердителя в композиции определяли экстрагированием
исходя из достижения связующим высокой степени сшивки. Снижения набухания полимерной композиции в
минеральном масле, повышения ее долговечности при термоциклировании и антикоррозионных свойств
достигали путем введения в связующее рубленого волокнистого наполнителя и нитрата целлюлозы (ГОСТ
5936-73). При этом в качестве волокнистого наполнителя использовали рубленые отходы текстильной промышленности: льняных тканей (ГОСТ 44-75), хлопчатобумажных тканей (ГОСТ 1680-76) и хлопчатобумажного трикотажного полотна (ГОСТ 1230-78). Введение рубленого волокнистого наполнителя и нитрата целлюлозы выше оптимальной концентрации приводит к увеличению набухания образцов в минеральном масле
и снижению антикоррозионных свойств полимерной композиции, а ниже оптимальной концентрации способствует ухудшению ее прочностных свойств. Дальнейшего повышения водостойкости адгезии связующего
к волокнистому наполнителю, увеличения ударной вязкости полимерной композиции, снижения ее износа и
стального контртела при трении в маслоабразивной среде достигали дополнительным введением в фенолоформальдегидную смолу продукта взаимодействия аминоэтилсерной кислоты (МРТУ 6-09-5257-61) с перекисью свинца (ГОСТ 9199-68) и минерального наполнителя, выбранного из группы: каолин (ГОСТ 1960874), окись магния (ГОСТ 4526-67), слюда (ГОСТ 855-74) и окись кремния (ГОСТ 9077-89). При вспышках
температур на пятнах касания полимерной композиции наблюдается разложение продукта взаимодействия
аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца и образование атомарного кислорода.
2
BY 3467 C1
Перекись свинца вводится в аминоэтилсерную кислоту при массовом соотношении 30:1. Для ускорения
реакции взаимодействия аминоэтилсерной кислоты и перекиси свинца контролируется методом рентгенографии и определяется по моменту исчезновения дифракционных пиков, характерных для перекиси свинца.
Полученный продукт взаимодействия представляет собой кристаллическое вещество серо-желтого цвета
прочностью при сжатии, равной 9,2 МПа. Исследования методом рентгенографии показали, что кристаллическая структура продукта взаимодействия аминоэтилсерной кислоты и перекиси свинца характеризуется
межпласкосным расстоянием, равным 6,3 Å. В результате взаимодействия этого атомарного кислорода с водородом, выделяющимся при трибохимической деструкции углеводородных компонентов полимерной композиции, наблюдается снижение водородного износа стального контртела при трении в маслоабразивной
среде. Введение продукта взаимодействия аминоэтилчерной кислоты с перекисью свинца и минерального
наполнителя ниже оптимальной концентрации способствует повышению водородного износа стального
контртела и уменьшению водостойкости связующего к волокнистому наполнителю и ударной вязкости материала, а выше оптимальной концентрации ухудшает прочностные характеристики полимерной композиции и снижает ее износостойкость.
Все вышеперечисленные минеральные наполнители используются преимущественно в качестве заполнителей и пигментов
Составы и свойства полимерных композиций
Содержание компонентов, мас.ч.
№
п/п
Компоненты и
свойства
1
2
I. Компоненты
Фенолоформальдегидная смола резольного типа (по
сухому остатку):
марки ЛБС-1
марки ЛБС-3
Гексаметилентетрамин
Рубленый волокнистый наполнитель
из отходов:
льняных тканей;
хлопчатобумажных
тканей;
трикотажного
хлопчатобумажного
полотна
вискозного волокна
Нитрат целлюлозы
Продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты
с перекисью свинца
Минеральный наполнитель, выбранный из группы:
каолин
окись магния
слюда
окись кремния
Поливинилбутираль (10 %-ный
раствор в этиловом
спирте)
1.
1.1
1.2
2.
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
4.
5.
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
7.
Прототип
(2)
3
Исследуемый состав
I
II
4
5
Заявляемый состав
Исследуемый состав
III
6
IV
7
V
8
VI
9
VII
10
VIII
11
IX
12
X
13
100
100
-
100
100
-
100
-
100
100
-
100
100
-
100
-
100
8
3,5
10,6
10
6
4
6
6
6
6
6
-
118
-
110
-
5
-
-
60
-
-
-
-
4,5
-
-
-
60
-
-
-
60
120
-
42
0,08
40
60
20
0,1
20
20
-
60
20
20
-
0,7
35
1
18
30
18
18
18
-
18
30
-
8
-
53
-
10
-
30
-
50
30
-
30
-
30
-
30
-
-
7
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3
BY 3467 C1
1
8.
9.
10.
11.
1.
2.
3.
4.
4.1.
4.2.
2
Ненасыщенная полиэфирная смола на
основе продукта
поликонденсации
полиэтиленгликоля
с малеиновым или
фталевым ангидридом с вязкостью
при 20 °С 20-50 с
Метазин
Оксинитрат алюминия
Сернокислый барий
II. Свойства
Маслопоглощение
за 10 суток (масло
МС-20), %
Адгезия к волокнистому наполнителю
(после выдержки в
минеральном масле
в течение 10 суток,
МПа
Коэффициент торможения коррозии
Износ (Р=2,0 МПа,
V=0,5 м/с, смазкамасло МС-20+20 %
кварцевого песка):
полимерной композиции, мм3/км
стального контртела мг/км
Продолжение таблицы
11
12
13
3
4
5
6
7
8
9
10
10
10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
15
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1,84
0,73
0,68
0,54
0,48
0,37
0,42
0,65
0,85
0,69
0,67
6,2
9,3
10,2
15,4
17,6
16,5
18,5
8,4
9,5
7,3
8,9
10,5
13,6
12,7
21,4
19,6
20,8
18,3
14,6
15,8
11,7
12,6
0,93
0,74
0,19
6
0,62
0,51
0,17
4
0,36
0,48
0,15
3
0,41
0,16
5
0,81
0,78
0,75
0,192
0,157
0,198
0,87
0,21
2
0,28
0,207
0,157
при изготовлении водоэмульсионных и масляных красок на основе органических связующих. В отличие от известных
технических решений рубленый волокнистый наполнитель и нитрат целлюлозы нами предложено использовать для
снижения набухания полимерной композиции в минеральном масле и для увеличения ее долговечности при термоциклировании. Однако введение указанных модификаторов не способствует повышению ударной вязкости материала
и его износостойкости при трении в маслоабразивной среде. Для повышения антикоррозионных свойств и водостойкости адгезии связующего к волокнистому наполнителю, увеличения ударной вязкости полимерной композиции,
снижения ее износа и водородного износа стального контртела при трении в маслоабразивной среде в фенолоформальдегидную смолу вводили продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца и минеральный наполнитель, выбранный из группы: каолин, окись магния, слюда, окись кремния.
Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.
Способ формирования изделий из разработанной полимерной композиции заключается в следующем. В
фенолоформальдегидную смолу вводят отвердитель, наполнители и целевые добавки. После сушки композицию измельчают и перерабатывают в изделия методом компрессионного прессования при давлении 40-60
кН/м2, температуре 160-170 °С и времени выдержки 1-1,5 мин на 1 мм толщины стенки детали.
Маслопоглощение полимерной композиции оценивали по количеству минерального масла МС-20, поглощенного образцами за 10 суток экспозиции в сосуде с маслом. Коэффициент торможения коррозии стали
в 10 %-ном водном растворе хлористого натрия вычисляли по формуле:
ν=
i
,
i′
где i' - скорость коррозии стали при нанесении покрытия из разработанной полимерной композиции, содержащей ингибиторы коррозии (нитрат целлюлозы, продукт взаимодействия аминоэтилсерной кислоты с перекисью свинца);
4
BY 3467 C1
i - скорость коррозии стали при нанесении покрытия из разработанной полимерной композиции, не содержащей ингибиторы коррозии. Износ образцов полимерных композиций и стального контртела осуществляли на машине трения СМЦ-2 по схеме "вал-частичный вкладыш" при скорости 0,5 м/с и нагрузке 2,0 МПа.
В качестве смазки использовали минеральное масло МС-20, содержащее 20 % кварцевого песка. Адгезию
связующего к волокнистому наполнителю оценивали по величине сопротивления отслаиванию полоски ткани от блока образца.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
142 Кб
Теги
by3467, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа