Способ получения фрикционных полимерных материалов

Способ получения фрикционных полимерных материалов

Реферат

 

Получен фрикционный полимерный материал предварительным вальцеванием связующего на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков со сплавом смол, состоящим из эпоксидной диановой смолы с ММ от 340 до 1000 (А) с 4,4' диоксидифенилсульфоном (Б) и с фенолоформальдегидным новолаком (В) в соотношении А:Б:В от 55:5:40 до 70:10:20. Соотношение каучуков и сплава смол составляет от 20:80 до 90:10. Фрикционный полимерный материал содержит связующее 100 вес.ч., вулканизующие добавки: серу 1-12 вес.ч., каптакс 0,5-3,0 вес.ч, тиурам 0,05-0,8 вес. ч., порошковый наполнитель 100-360 вес. ч., волокнистый наполнитель 50-150 вес.ч. Полученный фрикционный полимерный материал обладает повышенными износостойкостью, прочностью, долговечностью тормозного сопряжения. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов, экскаваторов, подъемных кранов, дисков сцепления и других изделий.

Известны фрикционные полимерные материалы на основе асбестового волокна, пропитанного водно-эмульсионными и водно-спиртовыми фенолоформальдегидными смолами (см. В. В.Коршак. "Технология пластических масс". Изд. "Химия", М. 1985 г. , стр. 276...278). Описанные в источнике материалы обладают сравнительно высокими прочностными свойствами. Недостатками их являются сложная и трудоемкая технология получения - смешение, многократное прессование на гидравлическом прессе сырой массы и ее последующая длительная обработка на бесфрикционных вальцах и дальнейшая сушка в вакуум-сушилках, а также недостаточно высокий коэффициент трения - 0,3...0,33.

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является получение фрикционных полимерных материалов путем вальцевания бутадиеновых и бутадиеннитрильных каучуков со смолами, вулканизирующими добавками и смесью наполнителей - минеральных порошков, асбеста, латунной стружки (см. "Энциклопедия полимеров", т. 3, изд. "Советская энциклопедия", М., 1977, стр. 786...788).

Получаемые по данному способу фрикционные полимерные материалы позволяют получать изделия с коэффициентом трения на 20...30% выше, чем пропиткой асбеста фенольными смолами, а процесс получения материала по трудоемкости в несколько раз ниже. Однако и этот способ имеет ряд существенных недостатков, в частности низкие прочностные показатели получаемых изделий - пределы прочности при изгибе и сжатии составляют 15 и 35 МПа соответственно, что намного ниже, чем при пропитке фенольными смолами. Кроме того, они имеют недостаточную износостойкость и сильно изнашивают металлическое контртело, что ведет к уменьшению долговечности тормозного сопряжения.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение прочностных показателей, а также износостойкости и долговечности тормозного сопряжения.

Способ получения фрикционных полимерных материалов путем вальцевания связующего на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков со смолами, вулканизирующими добавками и смесью наполнителей - порошкового и волокнистого, отличающийся тем, что в качестве связующего используют каучук, предварительно обработанный на вальцах с тройным продуктом взаимодействия, полученным сплавлением эпоксидной диановой смолы с ММ от 340 до 1000 (А) с 4,4'-диоксидифенилсульфоном (Б) и с фенолоформальдегидным новолаком (В) при соотношении А: Б: В от 55:5:40 до 70:10:20, при этом соотношение каучуков и тройного продукта взаимодействия составляет от 20:80, а в качестве вулканизирующих добавок используют смесь компонентов - серы, каптакса - 2 меркаптобензотиазола, тиурама-тиурамсульфида, при следующем соотношении исходных компонентов при получении фрикционного полимерного материала (вес.ч.): Вышеуказанное связующее - 100 Сера - 1-12 Каптакс - 0,5-3,0 Тиурам - 0,05-0,8 Порошковый наполнитель - 100-360 Волокнистый наполнитель - 50-150 Тройной продукт взаимодействия получен авторами и способ его получения впервые приводится в данном изобретении.

ПРИМЕР 1 Получение продукта взаимодействия трех компонентов В реактор, снабженный обогревателем и мешалкой, загружают 70 вес. ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-16 с ММ = 550 и содержанием эпоксидных групп 17% и нагревают до температуры 90^oC, после чего загружают при перемешивании 10 вес. ч. 4,4'-диоксидифенилсульфона. Смесь перемешивают до полного растворения последнего. Затем температуру поднимают до 110^oC и загружают 20 вес. ч. измельченного фенолоформальдегидного новолака марки СФ-010. Массу перемешивают в течение 60 мин до образования прозрачного однородного продукта, после чего выливают на противень и охлаждают. Получают 98 вес. ч. продукта.

Продукт имеет следующие характеристики: внешний вид - твердый светло-коричневый, прозрачный продукт; содержание эпоксидных групп - 5%; температура плавления - 80^oC.

ПРИМЕР 1 Получение фрикционного полимерного материала Бутадиенакрилонитрильный каучук марки СКН-26 в количестве 70 вес.ч. подвергается обработке на вальцах с фрикцией 1,3 при температуре 70^oC в течение 5 мин. Затем добавляют 30 вес. ч. тройного продукта взаимодействия и вальцуют в течение 10 мин при 80^oC до образования прозрачной пленки. Далее последовательно вводят вулканизирующие добавки: 0,4 вес. ч. серы, 0,08 вес. ч. каптакса (химическое название - 2 меркаптобензотиазол), 0,05 вес. ч. тиурама (химическое название - тиурамсульфид) и смесь наполнителей: 240 вес. ч. барита, 75 вес. ч. асбеста с длиной волокна 0,5...5 мм. После введения указанных компонентов смесь вальцуют при той же температуре в течение 8 минут с трехразовым подрезанием вальцуемой массы.

Полученный таким образом фрикционный полимерный материал перерабатывают в изделия путем прессования в пресс-формах или экструзией. Температура вулканизации материала 150^oC. Выдержка 2 мин на каждый миллиметр толщины. Свойства изделий приведены в табл. 2.

ПРИМЕРЫ 2. . .8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменение состава и параметров в соответствии с табл. 1.

Свойства пресс-изделий в сравнении с прототипом приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, прочностные показатели изделий по заявляемому техническому решению в 2...4 раза выше, чем у прототипа. Одновременно при этом повышается коэффициент трения и улучшается сопротивление износу, что повышает долговечность тормозного сопряжения.

Формула изобретения

Способ получения фрикционных полимерных материалов путем вальцевания связующего на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков со смолами, вулканизирующими добавками и смесью наполнителей - порошкового и волокнистого, отличающийся тем, что в качестве связующего используют каучук, предварительно обработанный на вальцах с тройным продуктом взаимодействия, полученным сплавлением эпоксидной диановой смолы с ММ от 340 до 1000 (А) с 4,4' диоксидифенилсульфоном (Б) и с фенолоформальдегидным новолаком (В) при соотношении А: Б: В от 55:5:40 до 70:10:20, при этом соотношение каучуков и тройного продукта взаимодействия составляет от 20:80 до 90:10, а в качестве вулканизирующих добавок используют смесь компонентов - серы, каптакса - 2 меркаптобензотиазола, тиурама - тиурамсульфида, при следующем соотношении исходных компонентов при получении фрикционного полимерного материала, вес. ч: Вышеуказанное связующее - 100 Сера - 1 - 12 Каптакс - 0,5 - 3,0 Тиурам - 0,05 - 0,8 Порошковый наполнитель - 100 - 360 Волокнистый наполнитель - 50 - 150д

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2