close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14866

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 08L 77/00
(2006.01)
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(21) Номер заявки: a 20090990
(22) 2009.07.06
(43) 2011.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А.Белого Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Кудина Елена Федоровна
(BY); Буря Александр Иванович
(UA); Печерский Геннадий Геннадьевич (BY); Плескачевский Юрий
Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт
механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 14866 C1 2011.10.30
BY (11) 14866
(13) C1
(19)
(56) BY 4821 C1, 2002.
BY 10135 C1, 2007.
UA 75986 C2, 2006.
UA 27199 U, 2007.
КУДИНА Е.Ф. и др. Вопросы химии и
химической технологии. - 2008. - № 6. С. 66-71.
КУДИНА Е.Ф. и др. Материалы. Технологии. Инструменты. - 2008. - Т. 13. № 1. - С. 48-52.
КУДИНА Е.Ф. Разработка органосиликатных связующих и гибридных
наполнителей для композиционных
материалов
машиностроительного
назначения: Автореф. дис. - Гомель,
2001.
(57)
Полимерная композиция, полученная смешиванием фенилона С-2 и высокодисперсного активированного металлоорганосиликатного наполнителя во вращающемся электромагнитном поле с величиной магнитной индукции 0,08-0,12 Тл с помощью неравноосных
ферромагнитных частиц при следующем соотношении компонентов, мас. %:
фенилон С-2
75,0-99,5
высокодисперсный активированный металлоорганосиликатный наполнитель
0,5-25,0,
при этом использован металлоорганосиликатный наполнитель, полученный коагуляцией
модифицированного эпоксидиановой смолой ЭД-20 водного щелочесиликатного раствора
с отношением SiO2 к Na2O, равным 3,0 ± 0,2, солью поливалентного металла, выбранного
из Ti, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Cu и Zn.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам на основе полиамидов и металлоорганосиликатных наполнителей и может использоваться в машиностроении для изготовления зубчатых колес, шестерен и других деталей машин и
технологического оборудования.
Известны полимерные композиции на основе алифатических и ароматических полиамидов, которые содержат минеральные наполнители: оксиды кальция и кремния [1]; кар-
BY 14866 C1 2011.10.30
бонаты, оксиды титана и кремния [2]; нитрид бора [3]. Недостатками таких композиций
являются низкие износостойкость, твердость и прочность.
В последнее время распространение в качестве силикатного наполнителя получают
глины [4], слоистые силикаты [5] и силикагели [6]. Однако при некотором улучшении физико-механических свойств композитов снижаются модуль упругости и предел текучести,
а в ряде случаев происходит снижение антифрикционных характеристик получаемых материалов.
Для улучшения физико-химического взаимодействия компонентов и повышения физико-механических свойств получаемых материалов в фенилон вводят органосиликаты.
Известна полимерная композиция, состоящая из кремнийорганической смолы КО-08 (полифенилметилсилоксан), силиконового каучука СКТНФ и кремнийорганической жидкости ПФМС-4 (олигофенилметилсилоксан) [7]. Содержание органосилоксанов в
композиции составляет от 1 до 5 мас. %. Однако ввиду их высокой вязкости введение
данных наполнителей в полимер технически затруднено, требуется применение специальных растворителей, что усложняет процесс совмещения компонентов.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная композиция [8], содержащая (мас. %): кристаллический оксид муллита - 5-25,
фенилон С-2 - 75-95. Для обеспечения гомогенизации состава композицию готовят путем
смешивания во вращающемся электромагнитном поле (0,15 Тл) с помощью ферромагнитных частиц, которые после смешивания выделяют из композиции с помощью магнитной
сепарации. Композицию сушат при Т = 400 К в течение 2 ч. Недостатком полимерной
композиции являются низкие физико-механические характеристики.
Задачей изобретения является повышение физико-механических свойств получаемого
материала за счет дополнительной гомогенизации исходных реагентов и более полного
взаимодействия матрицы и наполнителя.
Поставленная задача решается тем, что металлоорганосиликатный наполнитель получают при внедрении ионов переходных металлов (Ti, Cr, Mo, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) в органосиликатную матрицу, полученную модифицированием водного щелочесиликатного
раствора (SiO2/Na2O = 3,0 ± 0,2) олигомером эпоксидиановой смолы ЭД-20, в процессе
фазового золь-гель перехода и затем вводят в термопласт методом сухого смешивания в
условиях вращающегося магнитного поля при следующем соотношении компонентов,
мас. %:
фенилон С-2
75,0-99,5
высокодисперсный металлоорганосиликатный
активированный наполнитель
0,5-25,0.
Композицию на основе фенилона С-2 (ТУ 6-05-226-72) готовили сухим смешением
компонентов во вращающемся электромагнитном поле с величиной магнитной индукции
не ниже 0,08-0,12 Тл. Под действием электромагнитного поля металлосодержащий наполнитель равномерно смешивается с дисперсным фенилоном с помощью неравноосных
ферромагнитных частиц (с параметрами 1/d = 4-5), которые затем отделяются из приготовленной композиции магнитной сепарацией.
Образцы для исследований получали методом компрессионного прессования при следующем режиме: нагревание до температуры 588 ± 1 К и выдержка при данной температуре в течение 5 мин без давления; выдержка в течение 10 мин под давлением 40 МПа.
Затем изделие охлаждали при Т = 533 К под давлением и выталкивали из пресс-формы.
2
BY 14866 C1 2011.10.30
Составы наполнителя, мас. %
№
Компонент
1
1 Щелочесиликатный раствор (SiO2/Na2O = 3,0 ± 0,2)
+
2 Эпоксидиановая смола марки ЭД-20
+
3 CoSO4
+
4 NiSO4
5 FeCl2
6 CrCl3
-
2
+
+
+
-
3
+
+
+
-
4
+
+
+
5
+
+
-
Содержание наполнителя в полимерной композиции, мас. %
№ полимерной компоСостав наполнителя
зиции
1
2
3
4
5
1
1
1
Муллит
1
15,0
2
15,0
3
15,0
4
15,0
5
15,0
6
0,4
7
30,0
8 (смешан обычным
15,0
способом без ВЭП)
Прототип
17
Исследование характеристик полимерной композиции проводили по следующим методикам: прочность при сжатии (σ) определяли по ГОСТ 4651-82 на испытательной машине INSTRON 5567. Для испытания использовали образцы в виде цилиндров диаметром
10 мм и высотой 15 мм.
Ударную вязкость определяли по методу Шарпи по ГОСТ 4647-80 на маятниковом
копре КМ-0,4 при Т = 20 ± 2 °С и относительной влажности воздуха 50 ± 5 %.
Коэффициент трения определяли на цилиндрических образцах (d = 15 мм; h = 3 мм) в
условиях сухого трения по схеме вал - частичный вкладыш машине трения СМЦ-2 при
скорости скольжения 1 м/с и нагрузке 10 кг. В качестве вала использовали ролик диаметром 40 мм и шириной 10 мм из стали 45. Исходная шероховатость поверхностей трения
составляла Ra ≤ 0,2 мкм. Температура в зоне трения определялась хромель-копелевой
термопарой.
Удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности определяли согласно
ГОСТ 23630.1-79 и ГОСТ 23630.2-79 на приборах ИТ-С-400 и ИТ-λ-400.
Сравнительные физико-механические свойства композиций
Разрушающее напря№ полимерной комУдарная вязкость,
жение при сжатии,
Fтр
позиции
кДж/м2
МПа
1
288,1
19,5
0,27
2
286,2
22,2
0,28
3
295,3
14,2
0,34
4
280,7
18,0
0,37
5
245,2
4,5
0,52
6
240,5
3,9
0,48
7
225,7
3,7
0,53
Прототип
275
18,0
0,51
3
BY 14866 C1 2011.10.30
Анализ полученных данных показал, что предлагаемый материал обладает более высокими физико-механическими свойствами, чем прототип. Разрушающее напряжение при
сжатии выше, чем у прототипа, до 20 МПа. Коэффициент трения снижается до 50 %.
Ударная вязкость материала по изобретению на 23 % выше, чем у прототипа.
Источники информации:
1. I. Mater. Sci. - 1986. -V. 21. - No. 12. - P. 4193-4198.
2. Mineral couple plus qu'une charge. Un renfort. Stigter L.A. Plast. mod. elast. - 1987. V. 39. - No. 1. - P. 17-20.
3. Кравец Н.И., Трофимович А.Н., Приходько О.Г., Твердохлебов С.И. Влияние некоторых наполнителей на свойства термостойкого фенилона. Тез. республ. научно-тех.
конф. Применение полимеров в качестве антифрикционных материалов. - Днепропетровск, 1971. - С. 53-63.
4. Zhou Wan-di, Yu De-mei. Свойства полимерных нанокомпозитов ПА-6/глина /
Polym. Mater. Sci. Technol. - 2004. - V. 20. - No. 3. - P. 133-135.
5. Garsia-Lopez D., Gobernado-Mitre I. Влияние применения модифицированного бентоита на свойства наноматериала полиамид 6 / слоистый силикат / Polymer. - 2005. - V. 46. No. 8. - P. 2758-2765.
6. Сытар В.И., Кобот О.С. Исследование влияния мелкодисперсного силикагеля на
свойства ароматического полиамида фенилона // Вопросы химии и хим. технологии. 2005. - № 1. - С. 199-203.
7. Сытар В.И., Буря А.И., Данилин Д.С., Холодилов О.В. Исследование влияния органосилоксанов на свойства ароматического полиамида-фенилона // Материалы. Технологии. Инструменты. - Т9. - 2004. - № 3. - С. 59-62.
8. Патент UA 17221 U, МПК С 08L 77/00 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
94 Кб
Теги
by14866, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа