Полимерная антифрикционная композиция

Полимерная антифрикционная композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: детали узлов трения машин и механизмов для текстильной, целлюлозно-бумажной и др., отраслей промышленности. Сущность изобретения: полимерная антифрикционная композиция содержит, мас.ч.: сверхвысокомолекулярный полиэтилен 99,4-99.75: смесь фторалкана H(CF2)nCI (при ) 0.02- 0,05 и полимерного слабоосновного азотсодержащего соединения 0.05-0.1 при их массовом соотношении (4-5):1 соответственно . В качестве полимерного слабоосновного азотсодержащего соединения используют аниониты АН-251. АН-1. возможно использование полиамида ПА- 6/66. Изделия из данной композиции при работе в паре со стальным контртелом при нагрузке 1 кг/см и скорости скольжения 1 м/с сохраняют износостойкость и прочность сверхвысокомолекулярного полиэтилена и характеризуются пониженным коэффициентом трения. Также устраняется износ сопрягаемой стальной поверхности . 2 табл. Ё

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 4 ()

О

С

О (21) 4749028/05 (22) 25.09,89 (46) 30.04,92. Бюл. N 16 (71) Институт элементоорганических соединений АН СССР (72) И, А. Грибова, А. П. Краснов, Л. Б. Макина, А. В. Фокин,(SU) Компа Вейко, Викстрем

Горан (Р1) (53) 678.742.4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 806706,,кл,,С 08 L 23/06. 1972.

Авторское свидетельство СССР

N 526638. кл, С 08 (23/06. 1978, Андреев И. Н. и др. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, Л.: Химия, 1982, с, 80, (54) ПОЛИМЕРНАЯ АНТИФРИКЦИОННАЯ

КОМПОЗИЦИЯ (57) Использование: детали узлов трения машин и механизмов для текстильной. целлюлозно-бумажной и др.. отраслей

Изобретение относится к полимерным антифрикционным материалам. содержащим полиэтилен с мол. массой не менее 1 млн (сверхвысокомолекулярной полиэтилен — СВМПЭ) и неокрашенные модифицирующие добавки, и может быть использовано в узлах трения деталей и машин. где недопустимо образование при трении окрашенных продуктов износа, как, например, для текстильной, целлюлозобумажной и т.п. промышленности, Известно использование в узлах трения деталей и машин фторопласта.

Однако фторопласт в таких условиях эксплуатации (скорость 1 м/с и нагрузка

5U 1730097 А1

0,5 — 1 кг/см ) имеет высокий износ

2 (до 3 мг/ч).

Известна полимерная композиция RHтифрикционного назначения па основе

СВМПЭ и поликапроамида при соптнпв<ении 47 — 50 .50 — 53, Однако такая композиция имеет коэффициент трения. превышающий 0,3.

Известна композиция антифрикционного назначения следующего состава. мас,ч„

СВМПЭ 56-68

Сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом 16-17

1730097

Г-сн-сн;

C — Сн-снг-(",= ь5

J >+p»

1 с н, -сн-сн,—

Мо$г 15 — 30

Однако данная композиция имеет высокий износ (до 0,7 мг/ч) уже в 1-й час эксплуатации (СВМПЭ в этих условиях не изнашивается), продукты износа окрашены в черный цвет, а ударная вязкость образца г с надрезом снижается до 3g кДж/м, Наиболее близким к предлагаемому является СВМПЭ, Использование в узлах трения чистого

СВМПЭ ограничено из-за его активного взаимодействия с сопрягаемой поверхностью, вследствие чего резко повышается коэффициент трения (с 0,19 до заедания >1 через

5 — 7ч), температура, развиваемая на контакте (от 50 С вплоть до температуры размягчения 120 С), и наблюдается значительный износ контртела (до 1,1 мг/ч), Цель изобретения — повышение работоспособности пары трения за счет снижения коэффициента трения изделия из данной композиции и устранения износа сопрягаемой стальной поверхности при сохранении износостойкости и прочности СВМПЭ, Поставленная цель достигается использованием в антифрикционной композиции смеси фторалкана (ФА) Н(СРг)л CI, где п=7—

16, с полимерным слабоосновным азотсодержащим соединением при их массовом соотношении (4-5):1.

Используемый СВМПЭ (марки "Хостален", ФРГ представляет собой белый порошок с мол. массой 1,0 — 4,0 млн. плотностью

942 кг/м и ПТР<01 ??>

ФА является продуктом производства тетрафторэтилена и представляет собой смесь алифатических насыщенных фторуглеводородов с Тл =50-100 С (ТУ

044 †21 вЂ).

В качестве полимерного слабоосновного азотсодержащего соединения были апробированы: а) сополимер 2,5-метилвинилпиридина и дивинилбензола (АН-251) формулы с насыпной массой 0,3-0,4 г/см суммарз, ным объемом пор 0,35 — 0.5 см /г и средним з эффективным радиусом пор (1,7 — 3,5) 10 см (ГО СТ 20301 — 74); б) продукт взаимодействия меламина и формальдегида слабоосновной анионит

АН вЂ” 1 формулы н

-m-c q-((н-vn,—

N И

С -НН-СН;О-СН1

55 с размером зерен 0,4-2,0 мм (ГОСТ 20301-74): в) Ilîëèàìèä ПА-6/66-спирторастворимый формулы (NH-(CH2)5-СО)п.:.(NH (ÑНг)6-NH-СО-(СН )л-CO)mm- n имеющийТ«=168 — 175 С (ОСТ-6-05-438-88).

Композицию получают механическим смешением компонентов следующим образом; в быстроходном смесителе при температуре окружающей среды готовят концентрат путем смешения фторалкана и азотсодержащего соединения в течение 510 мин. Далее к заданному количеству концентрата в смеситель в 2 — 3 этапа (для лучшей гомогенизации) с интервалом 510 мин, добавляют СВМПЭ, Образцы получают прессованием под давлением 10 МПа в интервале температур

150 — 190 С с последующим nvn >i<дением под давлением до 100 С.

Испытывают образцы на машине торцового трения типа И-47 при нагрузке 1 кг/см

2 и скорости 1 м/с. При испытании материала на трение определяют коэффициент трения трущейся пэры. В- данном случае определяют коэффициент трения втулки. изготовленной из предлагаемой полимерной композиции по контртелу из стали

ЗХ13.

При исследовании àíTèôðèvöèонныx свойств образца фиксируют время начала испытаний и ровно через 1. 7. 15 и 20 ч трения записывают показания приборов (температура саморазогрева, коэффициент трения, определяют весовой износ) с учетом того. что в промежутках температура и коэффициент трения не повышаются выше тех значений. которые были зафиксированы.

В табл. 1 приведены конкретные составы предлагаемой композиции с АН--251. используемой в качестве полимерной азотсодержащей добавки (1 — 3), примеры составов с содержанием компонентов этой композиции, при запредельных значениях а также примеры составов с другими азотсодержащими добавками (6 и 7). В табл. 1 приведены также их фрикционныс свойства — коэффициент трения пары, износ, а также температура, развиваемая при трении (температура саморазогрева). причем данные приведены в зависимости от продолжительности изнашивания (до 20 ч).

В табл, 2 приведены составы и свойства композиций, содержащих одну из предлагаемый добавок — либо ФА (2 и 3). либо полимерное азотсодержащее соединение (4 — 6), а также композиции со значитель1730097

Формула изобретения

Полимерная антифрикционная композиция на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, отличающаяся тем, 5 что, с целью повышения работоспособности пары трения за счет снижения коэффициента трения изделия из данной композиции и устранения износа сопрягаемой стальной поверхности при сохранении износостойко10 сти и прочности сверхвысокомолекулярного полиэтилена, она дополнительно содержит смесь фторалкана формулы H(CF2)n CI. где п=7 — 16, с полимерным слабоосновным азотсодержащим соединением при их массовом

15 соотношении (4 — 5);1 при следующем соотношении ингредиентов композиции, мас.ч:

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен 99.4 — 99.75

Фторалкан 0.2-0.5

20 Полимерное слабоосновное азотсодержащее соединение 0.05-0.1

Таблица 1

7-й час

Композ иСодержание элементов в композиции, мас.ч.

1-й час т Из нос ция

Температура саморазо.-. грева, 0С втулки/ износ контртела, мг/ч

C BMI13

ФА

Азотсодержащая .доба вка

AH-251 АН-1 lA 6/66

99,4

99,6

0,5

0,1

0,07

0,05

0,01

О, 15

0,33

99,75

99,94

О,?

0,05

0,6

0,19 Нет/нет

0,17 Нет/нет

55 0,3

45 0,25

99,25

99,75 0,2

99,75 О;2

0, 1 1 Нет/нет

0,05 0,,2 Нет/нет

35 0,12

35 0,13

0,05

Известная

100,0

55 ным избытком одного из ингредиентов смеси (7 и 8).

Результаты испытаний. приведенные в табл. 2, свидетельствуют о том, что введение в СВМПЭ добавок в отдельности не приводит к положительному эффекту, хотя при трении в течение первых часов испытаний наблюдается некоторое улучшение фрикционных свойство по сравнению с чистым

СВМПЭ, Использование предлагаемой композиции на основе СВМПЭ в узлах трения деталей и машин, где недопустимо образование при трении окрашенных продуктов износа; позволяет устранить активное взаимодействие СВМПЭ с сопрягаемой стальной поверхностью, снизить коэффициент трения с 0,19 до 0,11, устранить износ сопрягаемой металлической поверхности, сохранить высокую износостойкость и прочностные характеристики СВМПЭ (образец с надрезом не разрушается).

0,16 Нет/нет 45 0,22

Нет/нет 35 0,17

О 11 Нет/нет 35 О 11

0,19 Нет/0,3 55 0,39

1730097

Продолжение таЬл.1

20-й час

15-й час

7-й час

Компози" ция

ТемпеТемпетр ратура саморазогрева, ОС ра тура саморазогрева, ОС

0 31 0,7/нет 70

55 0 25 0 5/нет 60

55 0,2 Нет/нет 55

0,5/нет 70

Нет/нет 60

0,3

0,28

55 0,19 Нет/нет 55

85 . Нестабильное трение, 55 0,28 0,7/HåT 70

58 0,21 Нет/нет 58

55 0,25 Нет/нет 65 заедание, износ контртела

1,0/нет 70

0,8/нет 68

0,33

0,3

0,32

0,9/нет 72

Известная Нет/1,1 95

Заедание р и м е ч а н и е: Ударная вязкость композиции с надрезом, кдж/м2: образцы не разрушаются

Та бл и ца 2

Г

Состав композиции, мас.ч.

15-й час г

7-й час

20-й vac

1-й час тр

Темпе-!

Т|1

Температура самора зогрева, с

Тенпература саморазогреяа, ОС

Температура саморазогреза, OC

Износ втулки/ износ кон ртела, мг/ч тр

Износ втулки/ износ контртела ° мг/ч

Износ втулки/ износ конт ртела, нг/ч

Износ втулки/ износ контртела, мг/ч ратура самораэо"

Гр" ва С

СВМПЭ (известная), сенпэ 99,8 фд 0,2

0,39 Her/1,1 95

0,22 Нет/0,6 60

Коэффициент трения неустойчивый, заедание

0, 19 Нет/О, 3 55

О, 31 Нет/1, О

85 Испытания прекращены> неустойчивое трение

О, 16 Нет/нет 35

99,5

0,5

99,95

СВППЭ фд

0,31 0,5/0,3 95-100 То же

0,25 Нет/нет 75

0,16 Нет/нет 40

СВЧПЭ дзотсод. добавка

0,28 0,4/нет 55

Неус- 1,3/0,9 тойчивое трение

0,2 0,3/нет

9С-100

0,19 Нет/нет 35

0,05

СВНПЭ 99,90

1 Аэотсод. добавка 0,1

0,28 0,5/нет 55

0,25 0,5/нет 55

Испита ия прекращены неустойчивое трение

0,19 Нет/нет 35

СВИПЭ 99,5

Аэотсод. добавка 0,5

0,28 0,5/нет 45

0,25 0,5/иет 55

То же

0,19 Нет/нет 35

98,0

1,5

СВМПЭ фд

Аэосод, доба вка

0,5

98,0

1,0

0,28 1 ° 5/нет 70

Трение нестабильно, испытания прекращены

0,25 Нет/нет 55

СЕНПЭ

ФА

Азотсод добавка

0,19 Нет/нет 40

0,33 2,6/нет 65

То ме

1,0

Износ втулки/ износ контртела, мг/ч

Нет/нет

Нет/нет

Нет/нет

Нет/1,0

0,5/нет

Нет/нет

Нет/нет

Температура саморазогобоева, С

Износ втулки/ износ контртела, мг/ч

Износ втулки/ износ контртела, мг/ч