close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9821

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 09D 177/00
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО
ПОКРЫТИЯ
(21) Номер заявки: a 20040895
(22) 2004.09.27
(43) 2006.04.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Белкард" (BY)
(72) Авторы: Струк Василий Александрович; Кравченко Виктор Иванович;
Костюкович Геннадий Александрович; Овчинников Евгений Витальевич; Басинюк Владимир Леонидович; Герасимчик Иван Иванович;
Шкурский Игорь Анатольевич (BY)
BY 9821 C1 2007.10.30
BY (11) 9821
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Белкард" (BY)
(56) RU 2223304 C1, 2004.
BY a 20020707, 2004.
BY a 20020708, 2004.
BY 5593 C1, 2003.
RU 2082732 C1, 1997.
JP 54072253 A, 1979.
JP 03215557 A, 1991.
JP 02127467 A, 1990.
DE 19705998 A1, 1998.
(57)
Композиция для получения герметизирующего покрытия, содержащая полиамидную
матрицу и дисперсный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве полиамидной
матрицы содержит механическую смесь предварительно криогенно измельченных полиамида и термоэластопласта или порошок криогенно измельченной до размера частиц 50100 мкм термомеханически совмещенной их смеси, полученной при 230-250 °С, причем
массовое соотношение полиамида и термоэластопласта в указанных смесях составляет
1:(0,01-0,11), в качестве дисперсного наполнителя содержит порошок природного силиката, измельченного до размера частиц не более 50-100 мкм, и дополнительно - функциональные добавки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиамидная матрица
96,5-99,8
дисперсный наполнитель
0,1-3,0
функциональные добавки
0,1-0,5.
Изобретение относится к полимерному материаловедению и может быть использовано
в машиностроении для изготовления покрытий на детали герметизирующих систем и
транспортных устройств.
Для обеспечения герметичного соединения в различных конструкциях машин, механизмов и устройств для транспортирования жидких и газовых сред используют два конструктивных решения. В первом случае используют специальные герметизирующие прокладки, которые при механическом воздействии деформируются и заполняют зазор между
соединяемыми деталями. Во втором - на рабочие поверхности соединяемых деталей наносят специальные покрытия, имеющие большую прочность адгезионного соединения с поверхностью и заданные деформационно-прочностные характеристики, обеспечивающие
герметизацию стыка. Эта конструкция наиболее предпочтительна, т.к. упрощает эксплуатацию герметизирующего устройства и одновременно выполняет дополнительную функцию защиты от коррозионного повреждения контактных поверхностей.
BY 9821 C1 2007.10.30
Для получения герметизирующих покрытий применяют композиционные материалы на
основе термопластичных и термореактивных полимерных матриц, содержащих функциональные модификаторы, увеличивающие прочностные, адгезионные, защитные характеристики.
К числу наиболее распространенных полимерных матриц для композиционных герметизирующих материалов относят полиамиды, полиолефины, полиэфиры [1-8]. В состав композиции вводят порошки металлов и оксидов, углеродные компоненты различного состава и
технологии получения, порошки полимерных и олигомерных модификаторов и т.п. [1-7].
Прототипом изобретения является композиционный материал на основе полиамидной
матрицы, содержащей термопластичный модификатор (полиолефин), армирующую добавку - силикаты щелочных металлов и специальные функциональные компоненты - сухие смазки и смазочные масла [8]. Данный композиционный материал обладает высокой
износостойкостью и достаточно высокими физико-механическими характеристиками и
используется для изготовления узлов в виде конструкционных деталей и покрытий. К
числу существенных недостатков композиционного материала по прототипу относятся:
недостаточно высокие адгезионные характеристики покрытий на металлических деталях;
невысокие защитные характеристики покрытий вследствие наличия в составе водорастворимых силикатов щелочных металлов;
невысокая стойкость к знакопеременным и ударным нагрузкам.
Задачей изобретения является создание композиционного материала для герметизирующих покрытий на основе полиамида, обладающих оптимальным сочетанием прочностных, адгезионных, защитных и деформационных характеристик.
Поставленная задача изобретения решается тем, что композиция для получения герметизирующего покрытия, содержащая полиамидную матрицу и дисперсный наполнитель, в
качестве полиамидной матрицы содержит механическую смесь предварительно криогенно
измельченных полиамида и термоэластопласта или порошок криогенно измельченной до
размера частиц 50-100 мкм термомеханически совмещенной их смеси, полученной при 230250 °С, причем массовое соотношение полиамида и термоэластопласта в указанных смесях
составляет 1:(0,01-0,11), в качестве дисперсного наполнителя содержит порошок природного силиката, измельченного до размера частиц не более 50-100 мкм, и дополнительно функциональные добавки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
полиамидная матрица
96,5 - 99,8
дисперсный наполнитель
0,1 -3,0
функциональные добавки
0,1-0,5.
Составы композиционных материалов для герметизирующих покрытий согласно прототипу [8] и изобретению представлены в таблице 1.
Для приготовления композиций использовали полиамид 6 производства ОАО "Гродно
Химволокно", полиамид 11 (Rilsan) производства фирмы ELF АТОСНЕМ (Франция). В качестве термопластов использовали термопластичный полиуретан (ТПУ) (Россия), сополимер этилена и винилацетата (СЭВА) (Россия), дивинилстирольный термоэластопласт (ДСТ)
(Россия), полиамидный (ФРГ). Порошок природного силиката получали механическим измельчением силикатсодержащего продукта - кремня Волковысского месторождения (Беларусь). Для измельчения использовали устройства ударного воздействия, обеспечивающие
получение порошкообразного продукта с размером частиц не более 50-100 мкм с высокой
активностью. Состав геосиликата Волковысского месторождения приведен в таблице 2. Основным компонентом геосиликата является оксид кремния. Содержание примесных элементов не оказывает существенного значения на свойства продукта, поэтому для получения
композиций пригодны кремни других месторождений. В качестве функциональных добавок использовали жидкофазные компоненты, обеспечивающие гомогенизацию составов
при перемешивании и переработке, - минеральные масла, олефиновые олигомеры (нефтяные воски, парафин), фторсодержащие олигомеры марок Эпилам, Фолеокс.
Композиционный материал для герметизирующих покрытий получают по двум технологиям. В первом случае композиционный материал получают механическим смешиванием порошкообразных компонентов - полиамида, термоэластопласта, полученных криогенным измельчением гранулированных фракций, с порошком природного силиката.
2
BY 9821 C1 2007.10.30
Таблица 1
Составы композиционных материалов для герметизирующих покрытий
Компонент
1. Термопластичный модификатор:
- полиэтилен низкого давления,
- полиуретановый
термоэластопласт,
- дивинилстирольный термоэластопласт,
- полиэфирный
термоэластопласт,
- сополимер этилена и винилацетата,
- полиамидный
термоэластопласт
2. Силикатная добавка:
- силикат натриякалия,
- природный силикат
3. Функциональный компонент:
- смазочное масло
МС-20,
Прототип
I
II
III
10
-
-
-
-
-
-
-
1
5
-
-
-
Содержание в материале, мас. %
Заявляемые составы
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
10
-
-
-
-
-
-
-
0,5
15
-
-
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,1
1,5
3,0
1,5
1,5
1,5
1,5
0,1
1,5
3,0
0,05
5,0
0,05
5,0
5
-
-
-
-
0,3
-
0,3
-
-
-
-
-
-
-
3
BY 9821 C1 2007.10.30
Продолжение таблицы 1
Компонент
- сухая смазка
(графит и порошок
бронзы),
- олефиновый олигомер (нефтяной
воск),
фторсодержащий
олигомер Фолеокс
Ф-1
4. Полиамид:
- полиамид 6,
- полиамид 11,
- продукт термомеханического совмещения полиамида и
термоэластопласта
Прототип
Содержание в материале, мас. %
Заявляемые составы
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,05
1,0
0,05
1,0
-
0,1
0,3
0,5
-
-
-
-
93,2
-
-
-
-
99,4
-
79
-
-
-
I
II
III
3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,1
0,3
0,5
-
-
-
-
-
-
-
-
0,3
-
0,3
77
-
98,8
-
93,2
-
86,5
-
93,2
93,2
-
93,2
-
-
-
-
-
-
-
-
4
-
99,8
98,2
96,5
1:0,01 1:0,054 1:0,11
-
-
99,9
94
1:0,005 1:0,19
BY 9821 C1 2007.10.30
Функциональный компонент вводят в процессе перемешивания. Во втором случае предварительно осуществляют термомеханическое совмещение полиамида и термоэластопласта в
смесителе со шнековым пластикатором при температуре 230-250 °С. Полученный продукт в
виде гранул измельчали до порошкообразного состояния с размером частиц 50-100 мкм по
криогенной технологии, охлаждая полуфабрикат до температуры жидкого азота. Порошок
модифицированного полиамида смешивают с остальными компонентами композиционного
материала в смесителе с механическим активатором. Покрытия из композиционных материалов для герметизирующих покрытий по прототипу и заявленному составу наносили по
двум технологиям: методом псевдоожиженного слоя, осаждая композицию на предварительно нагретую деталь, и методом газопламенного нанесения с помощью горелки, в факел которой подается порошкообразный материал.
Таблица 2
Состав природного силиката Волковысского месторождения
Компонент, характеристики
Содержание в модификации, %
Серый кремень
Черный кремень
94,7
95,4
1,6
1,6
0,5
0,5
1,0
0,4
2,4
2,0
кварц с примесью
кварц с примесью
опала СТ и опала А
опала СТ и опала А
1. SiO2
2. Аl2О3
3. Fe2O3
4. СаО
5. Примеси Ni, Cu, Ti, Mn, Ва
6. Минералогический состав
Характеристики композиционных материалов для герметизирующих покрытий согласно
прототипу и изобретению представлены в табл. 3. Характеристики покрытий, нанесенных
методом псевдоожиженного слоя на металлические образцы из стали 08кп, оценивали по
стандартным методикам. Адгезионные характеристики определяли методом отслаивания покрытия от подложки под углом 180°. Стойкость к ударному воздействию определяли на приборе У-1. В качестве характеристики стойкости покрытия к удару служила высота падения
индентора в см, не вызывающего разрушения покрытия. Стойкость покрытия к деформациям
оценивали на образце 100x40x2 и толщиной покрытия 100 мкм. Образец с покрытием изгибали до соприкосновения плоскостей образца и разгибали до исходного состояния. Характеристикой стойкости покрытия служило число циклов "сгиб-разгиб" до появления трещин в
покрытии или отслоения его от подложки. Защитные характеристики покрытий оценивали
по напряжению пробоя, подаваемого на металлические электроды, покрытые слоем полимерного композита толщиной 100 мкм.
Как следует из представленных в табл. 3 данных, заявленные составы (I-Х) превосходят
прототип по адгезионным и защитным характеристикам, стойкости к ударному воздействию
и деформациям.
5
BY 9821 C1 2007.10.30
Таблица 3
Характеристики композиционных материалов для герметизирующих покрытий
ПроХарактеристика тотип
[8]
1. Адгезионная
прочность, кн/м:
- исходная,
1,0
- после 1 часа
0,5
кипячения в воде
2. Твердость по
75
Бринеллю, МПа
3. Напряжение
пробоя, кВ:
- исходное,
1,5
- после 1 часа
0,5
кипячения в воде
4. Стойкость к
ударному воз25
действию, см
5. Стойкость к
деформациям,
2
циклов
I
II
III
Показатель для материала
Заявляемые составы
IV
V
VI
VII
VIII
IX
1,8
2,0
2,5
2,0
2,0
2,0
2,8
1,9
2,5
1,5
1,8
1,5
1,8
1,8
1,7
2,2
1,8
76
78
75
77
78
77
79
3,0
3,5
3,5
3,8
3,0
3,8
2,5
3,0
3,0
3,2
2,0
35
50
>50
50
6
10
15
12
XI
XII
XIII
XIV
2,5
1,5
2,5
2,0
2,5
2,0
2,2
0,7
2,0
1,8
2,2
76
80
76
75
75
75
78
3,5
3,2
3,9
4,0
3,0
3,5
2,5
3,5
3,3
3,0
2,7
3,3
3,5
2,2
3,0
2,0
3,0
>50
50
>50
35
>50
>50
30
>50
32
>50
10
15
15
8
12
18
4
15
6
18
6
X
BY 9821 C1 2007.10.30
Положительный эффект наблюдается при обеспечении заявленного соотношения компонентов. Замена одного вида термоэластопласта на другой принципиально не изменяет
основных характеристик покрытия. Уменьшение содержания компонентов ниже заявленного соотношения (состав XI) снижает положительный эффект, а превышение содержания
(состав XII) не обеспечивает дополнительного эффекта.
Замена механической смеси полиамида и термоэластопласта (составы I-VII) на продукт термомеханического совмещения полиамида и термоэластопласта в заявленном составе (составы VIII-X) обеспечивает дополнительный эффект увеличения адгезионных и
деформационно-прочностных характеристик. Снижение соотношения "полиамид : термоэластопласт" ниже заявленного (состав XIII) уменьшает положительный эффект, а превышение заявленного соотношения (состав XIV) не обеспечивает дополнительного положительного эффекта.
Сущность изобретения заключается в следующем. При введении в состав полиамида
термоэластопласта формируется матрица, сочетающая высокую прочность и деформативность. Благодаря этому резко повышается ударная прочность покрытия. Замена водорастворимого силиката на природный силикат не только упрочняет композиционный
материал вследствие активного состояния армирующего наполнителя, обусловленного
собственным нескомпенсированным зарядом, но и повышает стойкость покрытия к электрическому пробою вследствие резко уменьшающегося влагопоглощения. Использование
в качестве полиамидной матрицы продукта термомеханического совмещения полиамида с
термоэластопластом обеспечивает дополнительную гомогенизацию материала и позволяет реализовать синергический эффект одновременного увеличения адгезионных, деформационно-прочностных и защитных характеристик.
Таким образом, заявленные составы композиционного материала для герметизирующих покрытий обладают более высокими показателями служебных характеристик по
сравнению с прототипом.
Разработанные составы композиционных материалов используются для нанесения
герметизирующих покрытий с повышенными защитными характеристиками на деталях
соединительных устройств трубопроводов для транспортировки сжатого газа и нефтепродуктов.
Источники информации:
1. А.с. СССР 654651, 1977.
2. А.с. СССР 768228, 1979.
3. А.с. СССР 1607364, 1988.
4. А.с. СССР 704958, 1978.
5. Патент РФ 2223304, 2002.
6. Патент 2219212, 2002.
7. Довгяло В.А., Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе
дисперсных полимеров. - Минск: Наука и техника, 1992. - 256 с.
8. А.с. СССР 612502, МПК C 08L 77/00, C 08J 5/16, 1978 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
126 Кб
Теги
by9821, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа