close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4726

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4726
(13)
C1
(51)
(12)
7
C 08L 77/00,
C 08J 5/16,
C 08L 23/06
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СОСТАВ ДЛЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ
(21) Номер заявки: a 19980012
(22) 1998.01.06
(46) 2002.09.30
(71) Заявитель: Институт механики
металлополимерных систем им. В.А.Белого НАНБ (BY)
(72) Авторы: Юркевич О.Р.; Заборская Л.В.;
Пашинская В.А.; Копаев И.Л. (BY)
(73) Патентообладатель:
Институт
механики
металлополимерных систем им. В.А.Белого
НАНБ (BY)
(56)
SU 539923, 1976, JP 55139429 A, 1980.
(57)
Антифрикционная полимерная композиция относится к области химии полимеров, в частности, к
получению антифрикционных покрытий на основе полиамидов.
Антифрикционная полимерная композиция в своем составе содержит полиамид, полиэтилен, антифрикционную добавку и полимерный модификатор - поливиниловый спирт, распределенный преимущественно на границе покрытия с металлическим субстратом. Оптимальные эксплуатационные
характеристики покрытия (адгезионная прочность 1,28...2,54 кН/м и коэффициент трения 0,054-0,056
достигаются при следующем соотношении компонентов (масс. %):
полиамид - 69,5-94,49; полиэтилен - 5-25; поливиниловый спирт - 0,01-0,5; антифрикционная добавка 0,5-5,0.
Антифрикционное покрытие предназначено для использования в узлах трения, эксплуатирующихся
без смазки.
Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к получению антифрикционных покрытий на основе полиамидов, и может быть использовано в узлах трения, эксплуатирующихся без смазки.
Известны антифрикционные покрытия на основе полиамидов, в которые для улучшения антифрикционных характеристик (снижения коэффициента трения, повышения износоустойчивости) введены полиэтилен и
антифрикционные добавки [1].
Повышение ударостойкости, термо- и атмосферостойкости покрытий на основе полиамидов достигается
введением в его состав полиэтилена, содержащего функциональные группы (карбоксильные или ангидридные) [2].
Недостатком известных антифрикционных покрытий на основе полиамидов является их низкая прочность сцепления с металлическим субстратом (адгезионная прочность).
Известно антифрикционное покрытие на основе полиамида (полиундеканамид -полиамид-11, торговое название Rilsan), в котором для повышения адгезионной прочности покрытий с металлическим субстратом используют подслой Rilprim, основу которого составляют эпоксидные олигомеры и амины различной природы
[3]. Недостатком известного покрытия является повышенная токсичность используемого подслоя, что требует по указанию фирмы-разработчика специальных мер безопасности при его использовании.
Наиболее близкой по технической сущности является антифрикционная полимерная композиция, содержащая порошкообразные полиамид, полиэтилен, полимерный модификатор - пентапласт и антифрикционные добавки - графит, дисульфид молибдена и др. [4]. Такой состав композиции позволяет получать
антифрикционные покрытия с высокой нагрузочной способностью (до 150 кг/см2) и низким коэффициентом
трения (0,040-0,18) в условиях сухого трения. Недостатком прототипа является низкая адгезионная прочность с металлическими субстратами.
BY 4726 C1
Задачей изобретения является повышение адгезионной прочности антифрикционных покрытий на основе
полиамидов.
Поставленная задача решается тем, что в известном антифрикционном покрытии в качестве полимерного
модификатора используют поливиниловый спирт, распределяя его преимущественно на границе покрытия с металлическим субстратом. Оптимальные эксплуатационные характеристики покрытия (максимальная адгезионная
прочность и высокий уровень антифрикционных свойств) достигаются при следующем соотношении компонентов (мас. %): полиамид - 69,5-94,49; полиэтилен - 5-25; полимерный модификатор - 0,01-0,5; антифрикционная
добавка - 0,5-5.
Выбор поливинилового спирта (ПВС) в качестве полимерного модификатора обусловлен следующим.
ПВС из-за большого количества гидроксильных групп является высокополярным полимером, что обусловливает его большую адгезионную прочность с различными металлическими субстратами - сталью, алюминием, медью [5]. По этой же причине (наличие гидроксильных групп) ПВС способен к взаимодействию с
концевыми карбоксильными группами полиамидов и карбоксильными группами полиэтилена, образующимися в результате частичной термоокислительной деструкции полимера при термообработке. Таким образом, ПВС может обеспечить высокую адгезионную прочность покрытия, взаимодействуя одновременно с
металлическим субстратом и полимерными компонентами покрытия. Максимальный эффект усиления адгезионной прочности достигается при распределении ПВС на граничной поверхности покрытия с металлическим субстратом. Дополнительное усиление адгезионной прочности покрытия достигается при
формировании покрытия на нагретом субстрате с предварительно нанесенным на его поверхность полимерным модификатором. В этом случае происходит переход ПВС в нерастворимое состояние, что упрочняет
граничный слой покрытия, и одновременно возрастает число карбоксильных групп в ПЭ, способных к взаимодействию с ПВС. ПВС наносят на металлический субстрат в виде порошка или раствора.
Для получения антифрикционных покрытий используют порошкообразные полимеры - полиамиды: полкапроамид (полиамид-6, ПА-6) или полидодеканамид (полиамид-12, ПА-12), или полиундеканамид (полиамид-11, ПА-11) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).
В качестве антифрикционной добавки покрытие содержит дисперсные графит или дисульфид молибдена,
или их смесь.
Порошкообразные ингредиенты покрытия перед нанесением на металлический субстрат смешивают.
Формируют антифрикционные покрытия по технологии, традиционной для полиамидов: методом окунания в псевдоожиженный слой, прессованием с последующим спеканием или литьем под давлением.
Испытания антифрикционных покрытий на адгезионную прочность проводят на образцах, представляющих собой металлический субстрат в виде фольги (например, стальной) со сформированным на его поверхности слоем покрытия по одной из указанных выше технологий. После термообработки покрытия и
охлаждения образца на воздухе до комнатной температуры оценивают адгезионную прочность методом отслаивания фольги от полимерного слоя под углом 180 градусов на разрывной машине со скоростью 50
мм/мин.
Антифрикционные свойства покрытий (коэффициент трения) измеряют по схеме вал- частичный вкладыш при нагрузке 10 МПа. Покрытие из антифрикционного состава наносят на вкладыш по одной из указанных выше технологий.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (прототип).
Порошкообразные компоненты антифрикционного покрытия - полиамид 6 (ОСТ 6-05-408-75), полиэтилен
высокой плотности марки 20906-040 (ГОСТ 16338-85), пентапласт марки А-2 (ТУ 6-05-1422-79) и коллоидный графитовый препарат марки С-1 (ОСТ 6-08-931-75) в количествах, указанных в табл. 1, смешивали в лопастном смесителе в течение 15 минут. Стальную фольгу (сталь 08 кп, ГОСТ 503-81) обезжиривали, крепили
на металлической пластине и нагревали до температуры 300-320 °С.
Покрытие формировали методом окунания металлического субстрата (фольга на металлической пластине) в псевдоожиженный слой порошкообразной композиции. После охлаждения образца определяли адгезионную прочность и коэффициент трения антифрикционного покрытия по методикам, описанным выше.
Результаты измерений приведены в табл. 2.
Пример 2.
Порошкообразные ПА-6, ПЭВП и графит в количестве соответственно 69,5; 25 и 5 мас. % смешивали в
лопастном смесителе в течение 15 минут. Фольгу из стали 08 кп обезжиривали и крепили на металлической
пластине. Полимерный модификатор ПВС (ГОСТ 10779-78) готовили в виде 2,5 %-го водного раствора и
наносили на подготовленный металлический субстрат методом окунания в течение 3 с. Металлический субстрат с нанесенным модификатором нагревали до температуры 300-320 °С и окунали в псевдоожиженный
слой смеси порошкообразных компонентов покрытия в течение 12-15 с, что обеспечивало содержание полимерного модификатора в покрытии в количестве, указанном в примере. Покрытие дополнительно оплавляли
в термошкафу при температуре 230-240 °С. Испытание покрытия проводили по методикам, описанным выше.
BY 4726 C1
Пример 3.
Порошкообразные компоненты антифрикционного покрытия ПА-6, ПЭВП и дисульфид молибдена смешивали в соотношении, указанном в примере 3 табл. 1. ПВС в порошкообразном виде наносили на обезжиренный металлический субстрат в электрополе в течение 1-2 с. Металлический субстрат с нанесенным
модификатором нагревали до температуры 300-320 °С и окунали в псевдоожиженный слой смеси порошкообразных компонентов покрытия в течение 5-7 °С, что обеспечивало содержание модификатора в покрытии
в количестве 0,25-0,27 мас. %. Термообработку покрытия и его испытание осуществляли по методике и режимам, приведенным в примерах 1 и 2.
Пример 4.
Порошкообразные ПА-6, ПЭВП и графит смешивали в соотношении, указанном в примере 4 табл. 1.
ПВС наносили на металлический субстрат (алюминиевая фольга марки А-99, ГОСТ 618-73) из 2,5 %-ного
водного раствора. Дальнейшее формирование покрытия и его испытание проводили по методикам, указанным в примере 2.
Другие варианты составов антифрикционных покрытий представлены в табл. 1. Антифрикционные покрытия по примерам 1-7 получены из полиамида ПА-6, в примере 8 использован полиамид ПА-12, в примере
9 - ПА-11 (рильсан).
Результаты испытаний полученных покрытий приведены в табл. 2.
Анализ приведенных в таблице данных показывает следующее. Оптимальными свойствами (адгезионная
прочность в 1,9-3,8 раза выше прототипа при сохранении антифрикционных свойств на его уровне) обладает
антифрикционное покрытие, полученное по примерам № 2-4.
При введении в состав антифрикционного полимерного модификатора - ПВС в количестве ниже оптимального (пример 5) происходит снижение адгезионной прочности покрытия из-за недостаточного количества ПВС для равномерного распределения по поверхности субстрата и взаимодействия с полимерными
компонентами покрытия.
В случае концентрации ПВС свыше 0,5 мас. % (пример 6) адгезионная прочность покрытия существенно
снижается и становится меньше этого показателя для прототипа. Причиной этого является образование рыхлого слоя ПВС в процессе термообработки при его количестве, превышающем монослой на поверхности
субстрата.
Таблица 1
Состав для антифрикционного покрытия
Компоненты антифрикционного покрытия, масс. %
№
примера
полиамид
полиэтилен
пентапласт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
70
69,50
81,74
94,49
96,695
61,00
82,0
69,50
69,50
15
25
15
5
3
30
15
25
25
12
-
поливиниловый
спирт
0,5
0,26
0,01
0,005
1,0
0,5
0,5
антифрикционная добавка
3
5
3
0,5
0,3
8
3
5
5
Таблица 2.
Свойства антифрикционных покрытий, полученных в соответствии с примерами №№ 1-9
№ примера
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Адгезионная проч0,66
1,28
1,98
2,54
0,88
0,57
0,99
1,04
1,68
ность, кН/м
Коэффициент тре0,047
0,056
0,055
0,054
0,082
0,049
0,051
0,056
0,067
ния
В примере 7 отсутствует полимерный модификатор. Адгезионная прочность покрытия несколько выше
прототипа, однако ниже на 30 % в сравнении с оптимальным составом.
Высокий уровень адгезионной прочности антифрикционного покрытия сохраняется при введении в его
состав полимерного модификатора и в случае других полиамидов (примеры 8, 9).
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о следующих преимуществах заявляемого состава
для антифрикционного покрытия перед прототипом:
BY 4726 C1
1. Адгезионная прочность предлагаемого покрытия в 1,9-3,8 раза выше, чем покрытия -прототипа.
2. Количество вводимых модификаторов, при котором достигается значительное повышение адгезионной
прочности, невелико, что позволяет увеличить стоимость антифрикционного покрытия не более, чем на
10 %.
3. Технология получения предлагаемого антифрикционного покрытия традиционна для покрытий на основе полиамидов, что позволяет использовать имеющееся оборудование и не требует существенных изменений технологических процессов.
Источники информации:
1. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник /Под ред. А.В.Чичинадзе.- М.: Машиностроение, 1988. - 328 с.
2. Заявка Японии № 62-177065, C08L 71/04, опубл. 1987.
3. Проспект фирмы АТОСНЕМ (Франция).
4. Авторское свидетельство СССР 539923, МПК C08L 77/00, 1976 (прототип).
5. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. - М.-Л.: Химия, 1964. - С.
166-180.
Состав для антифрикционного покрытия, содержащий полиамид, полиэтилен, полимерный модификатор
и антифрикционную добавку, отличающийся тем, что он в качестве полимерного модификатора содержит
поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиамид
69,5-94,49
полиэтилен
5,0-25,0
полимерный модификатор
0,01-0,5
антифрикционная добавка
0,5-5,0.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
129 Кб
Теги
by4726, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа