close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3699

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3699
(13)
C1
6
(51) C 08J 7/18 // 5/16,
(12)
C 08L 27:12, 27:18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ
(21) Номер заявки: 970100
(22) 1997.02.28
(46) 2000.12.30
(71) Заявитель: Гомельское
научно-производственное объединение "Элорма" (BY)
(72) Авторы: Рогачев А.В., Казаченко В.П. (BY)
(73) Патентообладатель: Гомельское
научнопроизводственное объединение "Элорма" (BY)
(57)
1. Способ поверхностной модификации резинотехнических изделий, включающий нанесение на их поверхность слоя фторсодержащих соединений, обработку в тлеющем электрическом разряде в вакууме и последующее формирование слоя из фторполимера, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего соединения используют фторсодержащие олигомеры с молекулярной массой до 2200 общей формулы:
O
R1
C
R2 ,
где R1 − фторсодержащий фрагмент;
R2 − OH, OCH2, амино- или алкиламиногруппа,
а формирование слоя фторполимера проводят путем осаждения из активной газовой фазы, образованной
разрушением исходного фторполимера потоком электронов с энергией 0,5-2,0 кэВ.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фторполимера используют политетрафторэтилен.
BY 3699 C1
(56)
1. А. с. СССР 227807, НКИ 47f 22/50, 1965.
2. SU 988836, МПК С08J 7/04, 1979.
3. SU 1081183 A, МПК С08J 7/04, 1979.
4. RU 1656851 C, 1994.
5. SU 1612562 A1, 1996.
6. SU 6429950 A, 1984.
7. EP 0096573 A2, 1983.
8. WO 93/00394.
К поверхностным слоям резинотехнических изделий (РТИ), работающих в условиях трения и изнашивания, предъявляются следующие специфические требования: низкая адгезионная способность к контртелу
(валу, корпусу и т. д.); низкий коэффициент трения (что очень важно для систем гидро- и пневмоавтоматики); достаточно высокие деформационные свойства. В связи с этим возникает необходимость поверхностной
модификации РТИ. Наиболее эффективным приемом такой модификации является закрепление на поверхности покрытия из фторполимера. В техническом решении [1] это производят путем припрессования пористой фторопластовой пленки к резиновой основе и последующей вулканизации. Данный способ не позволяет
производить модифицирование РТИ сложной формы. Кроме этого, фторопластовая пленка имеет низкую адгезию и, соответственно, низкую долговечность при трении. Более технологичным и позволяющим получать
РТИ с более высокими эксплуатационными свойствами является способ поверхностной модификации РТИ
BY 3699 C1
[2], в соответствии с которым на поверхность наносят фторорганические соединения из группы: фторкеросин, эмульсию политетрафторэтилена, эфир метакриловой кислоты и фторированный спирт, затем проводят обработку слоя в тлеющем разряде, которая приводит к образованию тонкого слоя фторполимера. С
целью наращивания слоя осуществляют обработку эмульсией политетрафторэтилена или фторкеросина с последующей сушкой и повторной обработкой в вакууме тлеющим разрядом. Как видно, данный способ является многостадийным, и как показывает опыт, не обеспечивает высокую износостойкость поверхности РТИ
из-за низкой адгезии модифицированного слоя. Некоторое повышение адгезии может быть достигнуто при
использовании технического решения [3], в соответствии с которым слой фторкеросина, нанесенный на
РТИ, подвергается термообработке в течение 1-2 часа при 90-150 °С с последующим охлаждением и сушкой.
Однако в этом случае резина особенно на бутадиен-нитрильной основе подвергается термоокислительной
деструкции и заметно снижается ее физико-химические свойства.
Основная задача, решаемая предлагаемым техническим решением, - повышение производительности
процесса поверхностной модификации и триботехнических свойств модифицированных резинотехнических
изделий. Решение данной задачи имеет важное прикладное значение, т. к. сложность, многоcтадийноcть
процесса поверхностной обработки резин известными методами определяют высокую стоимость модифицированных изделий, а низкая адгезия нанесенного слоя - высокую скорость изнашивания и низкую долговечность. Отметим, что именно износостойкость и значение коэффициента трения являются основными параметрами, влияющими на ресурс работы резиновых элементов в различного рода подвижных уплотнениях. С
учетом того, что уплотнения являются, как правило, наиболее часто повреждающимся элементом устройств,
повышение их долговечности вызывает и значительное увеличение ресурса работы устройства в целом.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на поверхность РТИ наносят слой фторсодержащего олигомеры, проводят обработку поверхности в тлеющем разряде, а затем формируют слой фторполимера (политетрафторэтилена) из активной газовой фазы, образованной диспергированием (разрушением) исходного фторполимера потоком электронов с энергией 0,5-2,0 кэВ. Отличительными признаками
данного решения являются использование в качестве фторсодержащего соединения, фторсодержащих олигомеров с молекулярной массой до 2200 общей формулы
(R1- фторсодержащий фрагмент, R2-ОН, ОСН2, амино- или алкиламиногруппа) и осаждения слоя фторполимера из продуктов разрушения исходного фторполимера, электронным потоком с энергией частиц 0,5-2,0
кэВ.
Указанный интервал энергий позволяет получить достаточно интенсивные потоки летучих продуктов
распыления. При Е<0,5 кэВ энергия электронов недостаточна для разрыва макромолекул в достаточно толстом слое и скорость разрушения низка, а, соответственно, и скорость осаждения слоя фторполимера на поверхности РТИ низки. При Е>2,0 кэВ происходит зарядка полимера и его разрушение протекает нестабильно. При реализации данного решения обеспечивается достижение следующих технических результатов:
1. Повышается производительность процесса модификации. Это обусловлено тем, что стадии обработки
в тлеющем разряде и нанесения полимерного слоя осуществляется в едином технологическом цикле на вакуумной установке. При этом обработка в тлеющем разряде происходит во время откачки рабочей камеры на
форвакуум, а осаждение слоя полимера при давлении ∼10-2 Па. Повторная обработка в тлеющем разряде не
производится. Общая длительность процесса модификации составляет 60-80 мин. В то время как в известном решении-прототипе - 4-8 часов.
2. Существенно увеличивается долговечность модифицированного слоя. Данный эффект достигается в
результате более глубокой диффузии фторсодержащих молекул (олигомера и продуктов разрушения) в объеме резины.
Олигомеры хорошо мигрируют по пористой поверхности резин и из-за относительно больших размеров
имеют высокую вероятность активации и ионизации при обработке в тлеющем разряде и в итоге - способность к взаимодействию. В результате образуется слой, состоящий из достаточно больших по массе макромолекул, имеющих сетчатую структуру. При формировании слоя полимера из продуктов электроннолучевого разрушения также наблюдается диффузия адсорбированных активных фрагментов в объем резины
и их химическая прививка. В результате на поверхности резины формируется слой фторполимера, который
имеет высокую адгезию и глубоко проникает в пористую основу резины. Возможность осуществления изобретения подтверждена на примере поверхностной модификации РТИ на основе бутадиен-нитрильного каучука В-14.
Модификация образцов РТИ в соответствии с предлагаемым решением проводится в результате следующих, проводимых последовательно операций:
1. Нанесение фторсодержащего олигомера на предварительно очищенную поверхность РТИ. Эта операция производится методом "окунания" в разбавленный (1-2 мас. %) раствор "Фолеокса" во фреоне.
2
BY 3699 C1
2. Сушка слоя олигомера в течение 3-5 мин.
3. Установка РТИ в рабочую камеру вакуумной камеры, содержащей электроды для создания тлеющего
разряда.
4. Откачка вакуумной камеры до давления 10-1 Па и подача на электроды переменного (50 Гц) напряжения ∼ 700-800 В. В камере зажигается электрический разряд и осуществляется обработка в нем РТИ. Время обработки 2-5 мин.
5. После обработки в разряде в камере достигается высокий вакуум (∼10-2 Па) и включается электроннолучевая пушка. Ускоряющее напряжение 0,5-2,0 кэВ. Ток пучка ∼10 А.
Электронный пучок направляется на мишень из политетрафторэтилена (ПТФЭ).
В потоке летучих продуктов электронно-лучевого диспергирования располагались РТИ, и на их поверхности происходило осаждение полимерного покрытия. Время формирования покрытия, обеспечивающего
осаждения слоя ∼ 10 мкм, 8-12 минут.
С целью проверки эффективности предлагаемого технического решения производилась оценка триботехнических свойств РТИ, модифицированных различными способами (предлагаемым и известным (прототип)).
Испытания проводились с помощью машины трения ИММ-1 о схеме вкладыш (РТИ) - ролик (сталь ШХ-15).
Скорость скольжения - 0,16 м/с, давление - 0,1 МПа. Регистрировался момент трения и линейный износ. Регистрация линейного износа осуществлялась без разборки узла с помощью трибоанализатора VLR-200. Результаты испытаний представлены в таблице.
Видно, что модифицирование РТИ по предлагаемому способу существенно снижает момент трения (силу
трения) и повышает износостойкость поверхностного слоя. Отметим, что эпиламирования РТИ без последующей обработки снижает коэффициент трения только на начальных стадиях контактного взаимодействия
и способствует повышению скорости изнашивания (линейный износ значительно выше износа необработанных резин). В сравнении с прототипом установлена более высокая износостойкость обработанных предлагаемых РТИ и при этом продолжительность обработки сокращена более чем в пять раз (при использовании
способа - прототипа - 6,5 часа, предлагаемого способа - 68 мин.).
Результаты триботехнических испытаний резин
Способ обработки
Без обработки
Модифицирование по предлагаемому способу
Модифицирование по а.с.
1081183 (прототип)
Модифицирование эпиламированием (без обработки
тлеющим разрядом и наращивания слоя полимера)
Момент трения, М.Н.
при = 0
после 30 мин
0,73
0,48
Линейный износ, мкм
после 10 мин
после 50 мин
25
36
0,5
0,3
0,1
8
0,5
0,48
0,1
18
0,58
0,50
49
65
Таким образом, предлагаемый способ обработки, позволяет получить РТИ с более высокими служебными свойствами и значительно повысить производительность процесса.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
120 Кб
Теги
by3699, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа