close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4722

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 4722
(13)
C1
7
(51) C 08J 5/14,
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
(19)
C 08L 61/10,
C 08K 13/04//
(C 08K 13/04,
3:04, 3:08, 3:22,
3:26, 7:04)
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 19980759
(22) 1998.08.12
(46) 2002.09.30
(71) Заявитель: Институт
механики
металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН
Беларуси (BY)
(72) Авторы: Злотников И.И., Сергиенко В.П., Левин
И.А., Жук В.В., Димент Б.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт
механики
металлополимерных систем им. В.А. Белого
НАН Беларуси (BY)
(57)
Композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая фенолформальдегидную смолу, базальтовое волокно, порошок железа и меди, органический модификатор, неорганический модификатор и графит, отличающаяся тем, что она содержит порошок железа и меди, окисленные до привеса 10-16 мас. %, в качестве органического модификатора содержит N,N′-м-фениленбисмалеинимид, в качестве неорганического
модификатора − доломит и дополнительно − полигетероариленовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолформальдегидная смола
100
N,N'-м-фениленбисмалеинимид
5-8
базальтовое волокно
18-36
полигетероариленовое волокно
18-36
окисленный порошок железа
90-170
окисленный порошок меди
20-26
доломит
60-140
графит
8-12.
BY 4722 C1
(56)
BY 1179 C1, 1996.
RU 2022977 C1, 1994.
US 4175070 A, 1979.
DE 4431642 A1, 1995.
JP 54066951 A, 1979.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам фрикционного назначения и может
использоваться в машиностроении для изготовления тормозных колодок и накладок сцепления транспортных средств и технологического оборудования.
Известен фрикционный материал, содержащий (мас. %): волокнистый материал (стекловолокно, асбест, минеральное волокно) (20-23), металлы (цинк, латунь, медь, железо) и их оксиды (4-22), органический модификатор (резина, латекс, асфальт и т.д.) (0-7), неорганический модификатор (барит, тальк, криолит, воластонит и др.)
(7-24), углеродный наполнитель (графит) (18-34), фенольную смолу (8-14) [1]. Композиция обладает высоким,
но нестабильным коэффициентом трения, недостаточной механической прочностью и содержит в своем составе асбест.
Наиболее близкой по технической сущности к достигаемому результату является композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая (мас. ч.): фенолформальдегидную смолу (100), базальтовое
волокно (70-105), порошок железа и (или) меди (80-100), модификатор фенолформальдегидной смолы - алкилфенол (2-4), модификаторы трения - оксид железа и (или) оксид алюминия (20-40), каолин или мел (15-
BY 4722 C1
20), древесную муку (5-22) и графит (1-6) [2]. Материал обладает высоким и стабильным коэффициентом
трения. К недостаткам материала относятся: недостаточная термостойкость, механическая прочность, значительный износ сопряженного металлического контртела.
Задачей изобретения является повышение термостойкости, механической прочности и снижение износа
сопряженного металлического контртела.
Поставленная задача решается тем, что композиция для изготовления фрикционного материала, содержащая
фенолформальдегидную смолу, базальтовое волокно, порошок железа и меди, органический модификатор, неорганический модификатор и графит, содержит порошок железа и меди, окисленные до привеса 10-16 мас. %, в
качестве органического модификатора содержит - N,N'-м-фениленбисмалеинимид, в качестве неорганического
модификатора - доломит и дополнительно - полигетероариленовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
фенолформальдегидная смола
100
N,N'-м-фениленбисмалеинимид
5-8
базальтовое волокно
18-36
полигетероариленовое волокно
18-36
окисленный порошок железа
90-170
окисленный порошок меди
20-26
доломит
60-140
графит
8-12.
Сущность изобретения и предположительный механизм действия компонентов заключается в следующем.
Фенолформальдегидная смола, сочетающая высокие механическую прочность и теплостойкость, является наилучшим связующим для триботехнических материалов. В качестве смолы использовалась резольная фенолформальдегидная смола с молекулярной массой 400-1000.
Как показали проведенные в ИММС НАНБ исследования, N,N'-м-фениленбисмалеинимид при введении в
фенолформальдегидную смолу активно химически взаимодействует с последней с образованием пространственной сетки межмолекулярных связей. При этом возрастает термостойкость смолы и ее способность к
высокоэластическим деформациям. Содержание N,N'-м-фениленбисмалеинимида менее 5 мас.ч. не позволяет заметно повысить термостойкость и ударную вязкость смолы, а содержание сверх 8 мас.ч. не приводит к
дополнительному положительному эффекту.
Смесь базальтового и полигетероариленового волокна позволяет заменить в составе асбестовое волокно.
Содержание базальтового волокна менее 18 мас.ч. не позволяет получить высокий и стабильный коэффициент
трения, а превышение сверх 36 мас.ч. уменьшает механическую прочность материала. При содержании полигетероариленового волокна менее 18 мас.ч. значительно снижается механическая прочность. Содержание более
36 мас.ч. не приводит к дополнительному положительному результату, но значительно ухудшает технологию
переработки материала.
Порошки металлов выполняют роль модификаторов трения и обеспечивают теплоотвод из зоны фрикционного контакта. Причем только при наличии смеси железа и меди удается получить максимально высокую
прочность, износостойкость и уменьшить износ металлического контртела. Применяемые в композиции металлические порошки подвергались отжигу в кислородсодержащей атмосфере при температуре 450-500 °С
до привеса (окисления) 10-16 мас. %. Целью такой обработки является создание на поверхности металла
окисной оболочки значительной толщины (около 0,1 среднего размера частицы). Такие модифицированные
наполнители, вследствие рыхлой поверхности, обладают более высокой адгезией к связующему, при этом
окислы, образующиеся на поверхности металлов, обеспечивают стабильность и высокое значение коэффициента трения. В связи с указанным применение таких модифицированных наполнителей оказывается значительно более эффективным, чем введение в композицию отдельно металлических порошков и их окислов.
Уменьшение содержания окисленных порошков железа менее 90 мас.ч., а меди менее 20 мас.ч. приводит к
снижению термостойкости, механической прочности и износостойкости, а превышение содержания сверх заявленных пределов не приводит к дополнительному положительному эффекту, хотя при этом возрастают энергозатраты на производство необходимых продуктов.
Доломит (СаСО3 · MgCO3) является фрикционным наполнителем, обеспечивающим повышение коэффициента трения и его стабилизацию. Содержание доломита менее 60 мас.ч. снижает коэффициент трения, а повышение сверх 140 мас.ч. снижает механическую прочность материала.
Графит вводится в композицию с целью образования на металлическом контртеле смазывающих пленок
переноса, что уменьшает износ контртела, задиры и нестабильность коэффициента трения. Содержание графита менее 8 мас.ч. не обеспечивает стабильного коэффициента трения и низкого износа металлического
контртела, а содержание более 12 мас.ч. снижает коэффициент трения.
Эффект от использования заявляемого технического решения не является следствием уже известных изобретений и обнаружен самими авторами. Авторам не известно техническое решение, предусматривающее
использование окисленного металла в сочетании с N,N'-м-фениленбисмалеинимидом и полигетероариленовым волокном в композиции триботехнического назначения на основе фенолформальдегидной смолы. При
2
BY 4722 C1
изучении патентной информации и научно-технической литературы подобные решения не обнаружены. В
соответствии с изложенным, заявляемое решение отвечает критерию "изобретательский уровень", а положительный эффект достигается лишь в совокупности отличительных признаков.
Композицию готовили следующим образом. Сначала в смесителе смешивают порошкообразные компоненты: окисленные железо и медь, графит, доломит. Затем отдельно смешивают фенолформальдегидную
смолу в виде 30-50 % спиртового раствора (спирт - технологическая среда) и порошкообразный N,N'-мфениленбисмалеинимид. В полученную жидкую смесь добавляют смесь сухих компонентов и тщательно перемешивают. Затем в полученную суспензию добавляют рубленые волокна длиной 10-50 мм, перемешивают
до получения однородной массы. Массу сушат на воздухе с подогревом до 50 °С или без такового до полного удаления спирта. Из полученного пресс-материала готовят образцы и изделия методом горячего прессования при температуре 160 ± 10 °С и давлении 50 ± 5 МПа. Время выдержки в пресс-форме - 1 мин на 1 мм
толщины изделия.
Составы композиций конкретного выполнения представлены в табл. 1. Сравнительные физикомеханические свойства предлагаемой композиции и известной приведены в табл. 2. Композицию по прототипу готовили следующим образом. В смеситель загружали жидкие компоненты - фенолформальдегидную
смолу в виде 50 % спиртового раствора и алкилфенол и тщательно перемешивали. Затем в смеситель загружали порошкообразные компоненты - металлы, окислы, каолин, мел, древесную муку и графит. В полученную суспензию вводили рубленые базальтовые волокна. Полученную массу сушили при температуре
50 ± 10 °С. Из готового материала изготавливали образцы и изделия методом прессования при температуре 160±10 °С и давлении 50 ± 5 МПа.
Разрушающее напряжение при сжатии определяли по ГОСТ 4651-82 на машине ЦД-10. Фрикционные испытания проводили на машине трения УМТ-1 по схеме "диск-палец" при скорости скольжения 1 м/с и нагрузках 1-3 МПа. Термостойкость определяли по данным термогравиметрии на дериватографе Q-1500 D (Венгрия).
За количественную характеристику термостойкости принимали температуру, при которой начиналась интенсивная потеря массы образца.
Как следует из представленных данных, предлагаемая композиция обладает более высокими физикомеханическими и эксплуатационными характеристиками, чем прототип. Разрушающее напряжение при сжатии у предлагаемого материала на 30-60 % выше, чем у прототипа. Интенсивность изнашивания разработанного материала в 1,5 раза выше, чем у прототипа. Величина коэффициента трения и его стабильность у обоих материалов находится примерно на одинаковом уровне. Термостойкость предлагаемого материала на 6373 К выше, чем у прототипа. Разработанный материал в процессе работы изнашивает сопряженное стальное
контртело в 2-6 раз меньше, чем известный материал.
Контрольные примеры 1 и 9 показывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы
приводит к ухудшению всего комплекса показателей. Контрольный пример 10 показывает, что использование в составе только одного волокна (базальтового) резко снижает износостойкость и механическую прочность материала. Пример 11 показывает, что использование только одного металла (железа) также снижает
износостойкость материала. Контрольный пример 12 показывает, что использование в составе не окисленных металлов, а чистых приводит к снижению износостойкости и стабильности материала.
Предлагаемая композиция была испытана для изготовления тормозных накладок в механизме торможения волочильных машин на Белорусском металлургическом заводе. Разработанный материал показал высокие эксплуатационные свойства, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию "промышленная применимость".
Источники информации:
1. Патент США 4175070, МПК С08 К 3/04, С08 К 3/08, С08 К 3/22, 1979.
2. Патент РБ 1179, МПК С08 J 5/14, С08 L 61/10, С08 К 13/14, 1996 (прототип).
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
239 Кб
Теги
by4722, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа