Способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала

Способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала

Реферат

Изобретение относится к способу получения антифрикционных пресс-материалов на основе органических волокон и эпоксидных связующих, предназначенных для изготовления антифрикционных изделий, сложных конфигураций, подвергаемых высоким механическим нагрузкам, например подшипниковых втулок, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике, электронике, в самолетостроении и других отраслях.

Известен способ получения эпоксидного пресс-материала, позволяющего получать антифрикционные изделия сложной конфигурации. Указанный пресс-материал получают путем вальцевания твердой смеси эпоксидных смол с наполнителем, состоящим из рубленого стекловолокна и графита (см. Патент РФ №2307851 от 06.02.2006 г.).

Недостатками известного материала являются сравнительно невысокие прочностные показатели, обусловленные разрушением стекловолокна в процессе вальцевания до размеров 200-500 микрон, а также появление абразивных частиц стекловолокна при длительной работе антифрикционных изделий.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала, включающий стадии предварительного приготовления раствора эпоксидной смоляной части путем смешения эпоксидной смоляной части и органического растворителя, добавления отвердителя, пропитки полученным раствором органоволокнистого наполнителя и его сушки. Эпоксидную смоляную часть получают взаимодействием эпоксидной диановой смолы (А), бензгуанамина (Б), е-капролактама (В) и фенолоформальдегидного новолака (Г) в соотношении А:Б:В:Г от 40:10:15:35 до 81:3:8:8. В качестве отвердителя используют ароматический амин, выбранный из группы, включающей 4,4'-диаминодифенилсульфон, метафенилендиамин, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан. В качестве органоволокнистого наполнителя используют ткань, содержащую полиамидные волокна (RU 2179984 C1, 27.02.2002).

Целью данного изобретения является способ получения антифрикционного волокнистого пресс-материала с высокими прочностными показателями и теплостойкостью и обеспечивающего возможность изготовления изделий любых конфигураций как компрессионным, так и литьевым прессованием, включая использование реактопластавтоматов.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно готовят раствор эпоксидной смоляной части путем смешения эпоксидированного амина (А) с минералом H-Cu-монтмориланитом, в структуре которого содержатся атомы водорода и атомы меди (Б) в соотношении А:Б от 90:10 до 40:60, и органическим растворителем, добавляют отвердитель в виде аддукта 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана с 3,4-эпоксициклогексиметил-3',4'-эпоксициклогексанкарбоксилатом при стехиометрическом избытке амина 5-15, компоненты перемешивают, добавляют органоволокнистый наполнитель - органическое рубленое волокно и смазку, массу перемешивают и сушат, при этом пресс-материал содержит следующее соотношение компонентов, в мас.ч.:

вышеуказанный раствор эпоксидной смоляной части	100
вышеуказанный отвердитель	40÷120
органическое рубленое волокно	20÷200
смазка	2÷8

Пример 1.

Приготовление смоляной части

В реактор с мешалкой загружают 100 мас.ч. минерала монтмориланита (техническое название - бентонит или бентонитовая глина) и 100 мас.ч. 10% соляной кислоты. Смесь перемешивают 2 часа, при этом атомы водорода вступают в структуру монтмориланита. После этого водный раствор сливают и оставшийся продукт промывают водой до удаления ионов хлора. Полученный продукт, содержащий ионы водорода, называется Н-монтмориланит и ведет себя как кислота. Далее к полученному Н-монтмориланиту приливают 100 мас.ч. 0,5% водного раствора сульфата меди и после 1-часового перемешивания сливают водный раствор, остаток промывают водой до удаления сульфат-иона и сушат при 100°С до удаления остатков воды. Полученный минерал H-Cu-монтмориланит содержит до 0,5% атомов меди и приобретает новые свойства, превращаясь в наноматериал, действуя как ускоритель отверждения эпоксидных смол, и одновременно придает полимеру повышенную прочность, теплостойкость и улучшенные антифрикционные свойства.

Далее H-Cu-монтмориланит, содержащий ионы водорода и атомы меди, смешивают с эпоксианилиновой смолой марки ЭА (ТУ 2225-546-00203521-98, химическое название диглицидиланилин, эпоксидное число 34%) и добавляют 5% этилацетата от количества ЭА.

Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 30 минут.

Получение отвердителя

В реактор с мешалкой, охлаждением и обогревом загружают 450 мас.ч. 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и нагревают до расплавления (Т_пл=105°С) и к нему приливают постепенно 3,4'-эпоксициклогексил-3,4'-эпоксициклогексанкарбоксилат (циклоалифатическая смола УП-632, ТУ 6-05-241-72-79) в количестве 100 мас.ч., т.е. при десятикратном стехиометрическом избытке амина. После начала реакции, проявляющейся в выделении экзотермического тепла, включают охлаждение и температуру поддерживают не выше 100°С. Спустя 60 минут полученный продукт охлаждают и переливают в металлическую тару.

Получение пресс-материала

В смеситель с эпоксидной смоляной частью и растворителем (этилацетатом) приливают отвердитель в соотношении на 100 мас.ч. смоляной части 80 мас.ч. отвердителя и после 10-минутного перемешивания добавляют 110 мас.ч. рубленого полиамидного волокна марки СВМ (ТУ 6-06-1153-78) с длиной волокон 5-10 мм и 5 мас.ч. смазки - стеарата цинка. Массу перемешивают в течение 30 мин, после чего сушат в вакуум-сушилке при 80°С до удаления растворителя.

Полученный пресс-материал прессуют при 170°С, удельном давлении 100 кг/см² и выдержке 1 мин/мм толщины.

Примеры 2-7 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением условий в соответствии с табл.1. Свойства пресс-материалов приведены в табл.2. Как видно из таблицы, заявляемый способ обеспечивает получение антифрикционных материалов с уникальным сочетанием технологических и эксплуатационных показателей.

Таблица 1
Условия получения пресс-материала по примерам 2-7
№ п/а	Наименование параметра и применяемого компонента	Величина параметра и вид компонента по примерам
2	3	4	5	6	7
1	Вид эпоксидированного амина (смола). Компонент А	ЭА	ЭА	ЭА	УП-610 (триглицидил параамино-фенол)	ЭХД тетраглицидиламин 3,3 дихлор-4,4' диаминодифе-нилметана	Эпоксидированный 4,4 диамицодифенил-сульфон*
2	Содержание иона водорода и атома меди в минерале монтмориллоните (компонент Б), %	H0 0,5	H0 0,1	H0 0,2	H0 0,2	H0 0,2	H0 0,2
Cu 0,8	Cu 1,5	Cu 0,1	Cu 0,1	Cu 0,1	Cu 0,1
3	Соотношение А:Б	65:35	65:35	65:35	90.10	60.40	65:35
4	Избыток амина в аддукте сверх стехиометрического количества	10	10	10	10	5	15
5	Количество отвердителя па 100 смолы (мас.ч)	80	80	80	80	120	40
6	Вид и количество органоволокна на 100 смоляной части (мас.ч)	оксалон 200	полиамид 80	Высокомолекулярное волокно СВМ 110
7	Вид и количество смазки на 100 смоляной части (мас.ч.)	5 стеарата цинка	5 стеарата цинка	5 стеарата цинка	5 стеарата цинка	8 стеариновой кислоты	2 церезина (нефтепродукт)
8	Вид и количество растворителя, мас.ч.	5 этилацета	5 этилацетата	5 этилацетата	20 ацетона	10 этилцеллозольва	10 этилцеллозольва
9	Режим сушки при удалении растворителя, t°С/мин	80/60	80/60	60/60	40/30	90/30	90/30
10	Режим прессования t°С/мин, выдержки на 1 мм толщины изделия	170/1	170/1	170/1	150/2	180/1	180/3
* Получен по А.с. СССР №363719, Бюл. изобр. №4 (1973 г.)

Таблица 2
Свойства заявляемого пресс-материала по примерам 1-7
№ п/а	Наименование показателя	Величина показателя по примерам	Прототип патент РФ №2179984
1	2	3	4	5	6	7
1	Текучесть по спирали, мм	600	800	700	650	750	900	700	Не течет
2	Возможность получения изделий сложной конфигурации	Возможно получение изделий любой конфигурации компрессионным и литьевым прессованием	Возможно получение плоских изделий
3	Предел прочности, МПа
- при статическом изгибе, при 20°С	350	320	340	310	440	380	420
- при статическом изгибе, при 200°С	160	170	190	180	210	200	220
4	Предел прочности, МПа
- при сжатии, при 20°С	300	250	200	310	370	410	400
- при сжатии, при 200°С	160	140	180	150	160	180	210
5	Удельная ударная вязкость, КДж/м2	210	200	215	190	180	210	200
6	Коэффициент трения (V=0,5 м/с, Р=1 МПа)	0,12	0,10	0,13	0,14	0,14	0,11	0,16

Способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала, заключающийся в том, что предварительно готовят раствор эпоксидной смоляной части путем смешения эпоксидированного амина (А) с минералом H-Cu-монтмориллонитом, в структуре которого содержатся атомы водорода и атомы меди (Б) в соотношении А:Б от 90:10 до 40:60, и органическим растворителем, добавляют отвердитель в виде аддукта 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана с 3,4-эпоксициклогексиметил-3',4'-эпоксициклогексанкарбоксилатом при стехиометрическом избытке амина 5-15, компоненты перемешивают, добавляют органоволокнистый наполнитель - органическое рубленое волокно и смазку, массу перемешивают и сушат, при этом пресс-материал содержит следующее соотношение компонентов, мас.ч.:

вышеуказанный раствор эпоксидной смоляной части	100
вышеуказанный отвердитель	40-120
органическое рубленое волокно	20-200
смазка	2-8