close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3618

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 3618
(13)
C1
(51)
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(19)
6
C 08J 5/16,
C 08L 77/00,
C 08K 13/02 //
(13/02, 3:22,
5:09, 5:56)
АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(21) Номер заявки: 970685
(22) 1997.12.09
(46) 2000.12.30
(71) Заявитель: Институт
механики
металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН
Беларуси (BY)
(72) Авторы: Злотников И.И., Смуругов В.А.,
Халапсина Т.И., Шелобод Л.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт
механики
металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН
Беларуси (BY)
(57)
Антифрикционная композиция, включающая полиамид, антифрикционный наполнитель, смазку, титаноорганическое соединение и диоксид титана, отличающаяся тем, что она содержит в качестве смазки жировой гудрон, имеющий химический состав, мас. %:
миристиновая кислота
0,5-1,0
пальмитиновая кислота
15-20
стеариновая кислота
1-2
олеиновая кислота
20-30
линолевая кислота
30-40
продукты полимеризации и конденсации углеводородов
остальное,
а в качестве титаноорганического соединения алюмотитанатный карбоксилат общей формулы
или титанатный карбоксилат общей формулы:
,
где R, R" = С3-С4-алкил,
R' = С11-С17-алкил,
n = 1,2,
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
антифрикционный наполнитель
жировой гудрон
алюмотитанатный или титанатный карбоксилат
диоксид титана
полиамид
(56)
1. SU 1001676 А, МПК4 C08L 77/00, C08J 5/16, 1988.
2. SU 1235880 А1, МПК4 C08J 5/16, C08L 77/00, 1986.
2-7
0,07-2,80
0,2-3,5
1,5-7,6
остальное.
BY 3618 C1
3. BY 950201 A, МПК C08J 5/16, C08L 77/00, C08K 13/02, 1997 (прототип).
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения и
может использоваться в машиностроении для изготовления элементов узлов трения, работающих в условиях
повышенных ударных нагрузок без смазки или при ее ограниченности, а также во влажных условиях.
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.
Кроме того, известна антифрикционная полимерная композиция, содержащая, мас. %: графит 10-24, дисульфид
молибдена 8-10, политетрафторэтилен 1-3, оксид иттрия 1-3, полиамид [2]. Недостатком композиции является невысокая ударная вязкость, а также высокое водопоглощение.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная композиция, включающая, мас.ч.: полиамид 100; антифрикционный наполнитель (графит или дисульфид молибдена) 3-6, смазку - алкилфенол 0,08-1,2, титаноорганическое соединение - алкилтрифосфаты алкоксипроизводных титана 0,1-1,8 и диоксид титана 2-8 [3]. Недостатком этой композиции является невысокая
механическая прочность, особенно ударная вязкость, что ограничивает использование этого материала в
узлах трения, подверженных ударным и вибронагрузкам. Кроме того, материал обладает повышенным водопоглощением, что не позволяет эксплуатировать его во влажных условиях. К недостаткам известного материала следует отнести также дефицитность и редкость используемой смазки - алкилфенола (карданола),
получаемого из скорлупы ореха кешью. Кроме того, используемые в композиции алкилтрифосфаты являются весьма токсичными веществами, как почти все фосфорорганические соединения.
Задача изобретения - повышение физико-механических, эксплуатационных и экологических свойств.
Поставленная задача достигается тем, что антифрикционная композиция, включающая полиамид, антифрикционный наполнитель, смазку, титаноорганическое соединение и диоксид титана, содержит в качестве
смазки жировой гудрон, имеющий химический состав, мас. %:
миристиновая кислота
0,5-1,0
пальмитиновая кислота
15-20
стеариновая кислота
1–2
олеиновая кислота
20-30
линолевая кислота
30–40
продукты полимеризации и конденсации углеводородов
остальное,
а в качестве титаноорганического соединения алюмотитанатный карбоксилат общей формулы
или титанатный карбоксилат общей формулы
Ti (O R ")(O C R ')3 ,
O
где R, R" = С3-С4-алкил
R' = С11-С17-алкил
n = 1,2
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
антифрикционный наполнитель
2-7
жировой гудрон
0,07-2,8
алюмотитанатный или титанатный карбоксилат
0,2-3,5
диоксид титана
1,5-7,6
полиамид
остальное.
Применяемый в композиции жировой гудрон представляет собой кубовый остаток дистиляции отходов
рафинирования растительного масла. Жировой гудрон содержит целый комплекс предельных и непредельных жирных кислот, обеспечивающих высокую смазочную способность и пластифицирующий эффект, а
имеющиеся в составе гудрона продукты полимеризации и конденсации углеводородов выполняют роль антиоксидантов. Кроме того, гудрон является очень дешевым и недифицитным отходом жировой промышленности.
Содержание гудрона в количестве менее 0,07 мас. % не обеспечивает снижения коэффициента трения, а
содержание сверх 2,8 мас. % приводит к снижению механической прочности. Титаноорганическое соединение указанной формулы вместе с жировым гудроном играет роль пластификатора для полиамида и аппретирующего агента по отношению к наполнителям. Уменьшение содержания титанатных карбоксилатов менее
0,2 мас. % приводит к увеличению коэффициента трения и снижению ударной вязкости, а содержание сверх
3,5 мас. % к снижению твердости и теплостойкости. В качестве карбоксилатов использовали следующие соединения.
2
BY 3618 C1
Алюмотитанатные карбоксилаты:
изопропоксиалюминийдистеарато-бутоксититантристеарат
i-C 3H 7O A l(O C C 17H 35)2. C 4H 9O Ti(O C C 17H 35)3
(1)
O
O
(R = i-C3H7; R' = C17H35; R" = C4H9; n = 1)
бис(изопропоксиалюминийдипальмитато)изопропоксититантрипальмитат
2.i-C 3H 7O A l(O C C 15H 31)2. i-C 3H 7O Ti(O C C 15H 31)3
O
O
(R = i-C3H7; R" = i-C3H7; R' = C15H31; n = 2)
Титанатные карбоксилаты:
бутоксититантристеарат
. (2)
(3)
изопроксититантрилаурат
(4)
.
Сочетание в композиции титаноорганического соединения и окиси титана (а не окисла другого металла)
позволяет получить высокую механическую прочность, износостойкость и теплостойкость. Содержание окиси титана менее 1,5 мас. % приводит к снижению механической прочности, износостойкости и теплостойкости, а содержание сверх 7,6 мас. % приводит к появлению хрупкости. В качестве антифрикционных наполнителей использовали графит или дисульфид молибдена. Содержание антифрикционного наполнителя в
количестве 2-7 мас. % позволяет оптимально сочетать фрикционные и механические характеристики материала.
Композицию готовят следующим образом. Гранулы полиамида обрабатывают 15 % раствором карбоксилата в толуоле (толуол является технологической жидкостью). После этого производят сушку при 20-50 °С
до полного удаления растворителя. Затем гранулы обработанного полиамида загружают совместно с антифрикционным наполнителем и диоксидом титана в смеситель и производят смешение в течение 5-10 мин.
Материал перерабатывают в изделия методом литья под давлением при температуре 220-230 °С и давлении литья 80-100 МПа. Составы композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные
свойства предлагаемой композиции и прототипа приведены в табл. 2.
Как видно из представленных данных, предлагаемый материал не уступает известному по фрикционным
свойствам (коэффициент трения), но превосходит его по износостойкости в 2-2,5 раза. Механическая прочность (разрушающее напряжение при сжатии и растяжении) у предлагаемого материала в среднем на 5 %
выше, чем у известного, а ударная вязкость превосходит известный материал на 15-22 %. Теплостойкость и
термостойкость предлагаемого материала не ниже, чем у известного. Особенно велико отличие в водопоглощении. У предлагаемого материала оно в 5-5,7 раз ниже, чем у прототипа, что позволяет успешно использовать материал во влажных условиях.
Предлагаемый материал не содержит в своем составе токсичного фосфорорганического соединения алкилтрифосфата алкилпроизводных титана, а содержит нетоксичные алюмотитанатный или титанатный
карбоксилаты. Это повышает экологические свойства материала. Кроме того, в предлагаемом материале используются отходы производства - жировой гудрон, а не дефицитный алкилфенол (карданол).
3
BY 3618 C1
Таблица 1
Составы композиций конкретного выполнения
Компоненты
I
1. Антифрикционный наполнитель:
графит
дисульфид молибдена
2. Жировой гудрон
3. Алюмотитанатный карбоксилат формулы
(1)
(2)
4.Титанатный карбоксилат формулы
(1)
(2)
5. Диоксид титана
6. Оксид алюминия
7. Полиамид 6 (поликапроамид)
8. Полиамид 6 стеклонаполненный
12. Полиамид 12 (полидеканамид)
Заявляемый состав, мас.ч
II
III
IV
V
1
3,5
2
2,8
3,5
2,1
0,1
-
0,2
-
1
94,4
-
1,5
93,5
-
VI
VII
VIII
IX
X
5 6
1,4
0,6
7
00,7
8
00,2
5
1,4
5
-
5
1,4
-
1,8
3,5
-
4
-
-
1,8
-
1,8
-
1
3
90,4
-
4,5
87,3
-
4,5
89,1
-
4,5
88,7
-
4,5
87,3
-
-
2,2
6
7,6
8,0
81,83 79,98
84,8
-
Таблица 2
Физико-механические и трибологические свойства материалов
Показатель
1. Разрушающее напряжение при
сжатии, МПА
2. Разрушающее напряжение при
растяжении, МПА
3. Ударная вязкость, кДж/м2
4. Коэффициент трения
без смазки
со смазкой минеральным маслом
И - 20А.
5. Интенсивность изнашивания,
I⋅109
6. Теплостойкость по Вика,°С
7. Термостойкость,°С
8. Водопоглощение за 24 ч,°%
Прототип
заявка
BY950201A
I
170-175
Заявляемый состав
VII
VIII
IX
X
180
165
155
150
160
155
95
150
95
140
80
140
72
130
75
120
75
0,08
0,08
0,08
0,1
0,1
0,1
0,2
0,03
0,03
0,03
0,03
0,05
0,05
0,05
0,09
0,2
240
420
0,8
0,2
240
430
0,7
0,2
245
420
0,7
0,2
245
420
0,6
0,3
240
400
0,8
0,5
230
400
0,8
0,5
220
380
0,9
0,6
210
400
0,9
II
III
IV
V
VI
165
178
180
185
185
145-148
78-82
145
90
150
92
155
94
155
95
0,08-0,09
0,09
0,08
0,08
0,03
0,05
0,03
0,4-0,5
220-230
400-410
4
0,5
220
400
0,9
0,2
240
420
0,8
Составы I и VII показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов приводит к
снижению свойств материала. Составы VIII и IX показывают, что использование только одного жирового
гудрона или карбоксилата приводит к значительному снижению эксплуатационных свойств материала.
Контрольный состав Х показывает, что замена окиси титана на другой окисел (в данном случае окись
алюминия) приводит к возрастанию коэффициента трения и увеличению износа. Таким образом, только
полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата.
4
BY 3618 C1
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 СМТ-1 по схеме "вал - частичный
вкладыш". Коэффициент трения определяли при нагрузке 4 МПа и скорости скольжения 0,75 м/с, а интенсивность изнашивания определяли 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 4674-80. Водопоглощение определяли путем измерения массы образца
после 24 ч выдержки в дистиллированной воде.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
140 Кб
Теги
by3618, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа