Антифрикционная пресс композиция "термоантрацитопласт"

Антифрикционная пресс композиция "термоантрацитопласт"

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И E,)533609

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОР СХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.03.75 (21) 2111725, 05 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.10.76. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 22.11.76 (51) М.Кл е С 08 К 3)04

С 08 J5/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678,632 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Е. Матвеев

Институт физико-химических основ переработки минерального сырья Сибирского отделения АН СССР (71) 3 аяввтель (54) АНТИФРИ КЦИОН НАЯ ПРЕСС-КОМПОЗИЦИЯ

«ТЕРМОАНТРАЦИТОПЛАСТ» (2).

Изобретение относится к области производства углеродистых пресс-.порошков и на их основе изделий, например, футеровочных плит, химически стойкой аппаратуры, электродов и др.

Известны углеграфитовые пресс-композиции, состоящие из молотого нефтяного кокса, естественного графита и каменноуголыного пека, из которых путем прессования и термической обработки получают заготовки углеграфитовых материалов разного назначения

Недостатком таких пресс-композиций является сложность и трудоемкость получения как самих углеграфитовых материалов, так и изделий из шгх, поокольку для этого требует ся неоднократная пропитка и высокотемпературная обработка для сообщения материалу необходимых свойств — прочности, плотности, электросопротивления и т. п.

Известна и пресс-композиция, состоящая из фенолформальдегидной смолы, каменного угля, .включая антрацит, и добавок — древесных опилок, олеиновой кислоты. Такая пресскомпозиция известна под названием «Углепласт» и предназначена для изготовления шахтной крепи методом горячего или холодного формования. Изделия из углепласта обладают достаточно высокими прочностными показателями: предел прочности на сжатие

600 — 1350 кг)сл, на изгиб 70 — 200 кг(слт-", ударная вязкость 1 — 2 кг сл/сл1 .

Однако изделия из углепласта имеют сравнительно невысокие износостойкость (100 — 180%) и теплопроводность (0,10—

0,18 ккал, .и час . С) и высокое удельное электросопротивл ение — 1 — 5 . 10 ом ..ял - а1.

Наиболее близкой к предлагаемой является пресс-композиция, состоящая из тонко измельченного графита в количестве более

80 вес. %, синтетической смолы, например фенолформальдсгидной, и добавок прямого назначения. Такая пресс-композиция используется для получения антикоррозпонного, тепло- п электропроводного и непроницаемого для жидкости и газа материала, известного под названием «Антегмит». Изделия из антегмита получают горячим прессованием в пресс-формах прошивного и глухого типа прп температурах 130 — 160 С. После выдачи из пресс-форм изделия из антегмита не требуют дополнительной пропитки и механической обработки. Они обладают ср авнительно высо533609 кой тепло- и электропроводностью и в 1,5 — 2 раза большей механической прочностью, чем углеграфитовые материалы, полученные на пековом связующем.

Существенным недостатком изделий из антегмита является их относительно невысокая износостойкость, т. е. низкое сопротивление к истиранию. Кроме того, антегмит lOTOвят из сравнительно дефицитного и дорогого материала — графита.

Цель изобретения — устранение отмеченных недостатков, присущих как углепласту, так и антегмиту, и получение изделий с вь.сокой износостойкостью.

Для этого в антифрикционную углеграфитовую пресс-композицию на основе индивидуальных или совмещенных синтетических смол (например, фенолформальдегидных, эпоксидных) с добавками прямого назначения (отвердителя, пластификатора, стабилизатора и т. п.), выполняющими роль связующего, дополнительно вводят наполнитель — термически обработанный при 900 — 1400 С антрацит (термоантрацит) с добавкой армирующего и/или модифицирующего компонента, например графита, углеродного или хлопчатобумажного волокна, при следующем соотношении компонентов .(вес. %):

Связующее

Синтетическая смола (фенолформальдегидная, эпоксидная, фурфурольная или их смесь)

Дооавка прямого назначения (уротропин, бензолсульфокислота, полиэтиленполиамин, стеарин, олеиновая кислота, дибутилфталат и др.) 10 — 30

1 — 10

Наполнитель

Термоантрацит 42 — 88

Графит или графит и волокнистый компонент 1 — 18

Существенным отличием предлагаемой пресс-ком.позиции от известной, взятой в êàчестве прототипа, благодаря которому достигается поставленная цель, является преимущественное содержание в ней нового компонента — тергмоантрацита с армнрующей и/или модифицирующей добавкой, которую оерут в количестве до 20% от наибольшего:.<олпчества наполнителя в пресс-композиции или 18 вес, % по соотношению ингредиентов.

При м е р 1, Для получения углеграфитовой пресс-композиции и "ïîëüçóþò следующие ингредиенты (вес. %):

Термоантрацит

Резольная фенолформальдегидная смола (жидкая)

Графит молотый

Олеиновая кислота

1

Термоантрацнт вместе с графитом в указанном соотношении измельчают до наибольшего размера зерна не более 0,4 мм. Далее углеграфитовую смесь загружают в смеситель, добавляют фенолформальдегидную смолу совместно с олеиновой кислотой и в течение часа перемешивают. После смесителя смесь помещают .в сушильную камеру, гдз

20 при температуре 60 — 70 С в потоке воздуха ее подсушивают до содержания в летучих

4 — 5%. Из приготовленной пресс-композиции горячим прессованием получают стандартны образцы. Прессование ведут при удельном давлении 300 кг/см с выдержкой под прессом 1 мин на 1 мм толщины изделия. Температуру матрицы поддерживают на уровне

170 С, пуансона — 160 С. Свойства испытанных образцов приведены в таблице.

Зо

iH р и м е р 2. Для,получения пресс-композиции используют следующие ингредиенты (вес. %):

Термоантрацит .Резольная фенолформальдегидная смола (жидкая)

Углеродное волокно

Графит молотый

Олеиновая кислота

22

2

Пример 3. Состав пресс-композиции (вес. %):

По методике примера 1 сначала получают

45 термоантрацит, который затем вместе с графитом измельчают до размеров зерен не более 0,2 мм. Далее смесь загружают в смеситель, добавляют отдельными порциями резаное углеродное волокно (с длиной нитей не

50 более 10 — 15 мм), вводят смолу совместно с олеиновой кислотой и тщательно перемешиBBIoT компоненты:пресс-композиции в течение

30 мия лри подогреве массы до 60 — 70 С.

Приготовленная пресс-композиция поступает

55 для горячего, прессования образцов при удельном давлении 200 кг/см, температуре матрицы 160 С и пуансона — 150 С. Скорость отверждения образцов такая же, как и в примере 1. Часть образцов в «раздетом»

00 виде дополнительно обрабатывают при температуре 160 C в течение 4 час. Результаты испытания приведены в таблице.

533609

63,5

18,0

10,0

5,0

3,5

71,5

16,0

10,0

1,8

0,6

Термоантрацит

Фенол фор м альдегидна я смола марки ВИА1Ч-Б

Графит молотый

Бензолсульфокислота

18

Термоантрацит

Эпоксидная смола марки ЭД-6

Гра фит молотый

Дибутилфтал ат

Полиэтиленполиамин

Получение термоантрацита и приготовление смеси термоантрацита с графитом прово- 10 дят так же, как и в предыдущих примерах.

Связующее готовят путем разбавления эпоксидной смолы дибутилфталатом с последующим внесением полиэтиленполиамина. Хорошо перемешанное связующее вводят в смесь термоантрацита с графитом в смеситель, и .все компоненты пресс-композиции дополнительно перемешивают в течение 30 иин. Из приготовленной пресс-композиции при обычной температуре путем прессования делают образцы. Удельное давление .прессования

120 кг/см2. Прессование ведут в съемчых пресс-;формах. После суточного отверждения образцы освобождают от пресс-форм и одну часть из них сразу испытывают на физикомеханические свойства, а другую — дополнительно выдерживают 2 суток, после чего также испытывают. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4. Состав пресс-композиции (вес. %):

Процесс пр1гготовления термоа:iòðàöèòà н смеси термоантрацита с графитом аналогичен предыдущим примерам, Крупность зере11 смеси не выше 0,4 лм. Смолу нагревают до 50 С, вводят расплавленную при 50 — 60 С бензосульфокислоту, тщательно перемешивают и охлаждают до комнатной температуры (18—

20 С). После охлаждения смолу вводят в смесь и перемешивают 15 лин. Приготовлен- 55 ную таким образом пресс-композицию загружают в пресс-формы, смазанные вазелином, и при давлении до 100 кг,, с.я2 формуют образцы. Через 60 .чин образцы освобождают от 00 пресс-форм, выдерживают в течение суток и одну часть образцов подвергают испытаниям, другую часть испытывают после прогрева до

60 — 80 С в течение суток. Результаты исследования свойств образцов приведены в таблице.

П р и м г р 5. Состав пресс-композиции (-"- . % ):

Термоантрацнт

Новолачная фенолформальдггидная смола

Молотый графит

Уротропнн (гексаметилентетрамин)

СTгарнн

Для получения пресс-композиции указанного состава берут термоантрацит B измельчении 1.2 зь11, загружают вместе с остальными компонентами в шаровую мельницу и дробят до размера зерен менее 0,2 л.и. Полу. ченную смесь вальцуют,при температуре 130—

140 С в зазоре между валкамп 0,5 — 0,8 rw.

После Bàëüöåвания охлажденную массу измгльчают до крупности частиц менее 0,8 мя, Из приготовленной пресс-композиции путем горячего прессования при удельном давлении прессования 250 кг, с,1 - получают образцы.

Температура матрицы 170 С, пуансона

160 С. Время прессования выбирают пз расчгта скорости отверждения 20 cei на 1 ям толщины издглня. После отверждения образцы допо1нительно подвергают тгрмообработке 4 час при 160 С. Результаты исследования приведены В таб,1нцг.

Уг.- ггр афитова я пресс-ко м позi1цня

1ÿ т получить изделия, обладающие большей пзносостойкостью, более высокими показате",ямп мгханпчгской прочности. Они легче по весу и дешевле, чем изделия изготовленные го аналогичным рецептам, но в которы.; вместо термоантрац1гга использован графит. Экономия при производстве заявляемой углеграфчтовой пресс-композиции з зависимости от ее состава составит от 75 до 160 руб. на 1 г (при зольности графита и термоантрацита

8,5%; см. Прейскурант ¹ 01 — 06. Оптовые цены на кокс и термоантрацит, от 1 — 01 — 1972.

Прейскурант ¹ 06 — 04. Оптовые цены на а=бест, графит и асбестоцгмептные изделия

М., Пр ейокурантгиз, 1967).

533609

Сравнительные физико-механические свойст углеграфитовой, ва материалов, полученных из пресс-композиций антегмита и углепласта

Свойства прочность, кг!с,иа

Содержание в прссскомпозицнн, вес о д .> с ь

Л

o o

ы

o:-=

= o с

GJ с

Г с, (.0

1lнгредиент

o =

Рс (1 ! (1040 . 120 1,8 !

88,0

l,0

380

2130

170 (570

170

1280 430 3,4

1340 430 3,6

4550

Углеродное волокно

575

385

85 (l

630

5,8

5,8

1230

4,6

Эпоксидная смола ЭД-6

4,7

615 40о

150

370

1015

3,2

3,3!

600 460

2,8

2>,9 160

530

980

5,9

5,9

350

1,65

1360

16,0

1,9

0.6

1,66 ""

545

Уротропин

Стеарин

* Вычисляется по формуле

ИС П1 100%

Пв где ИС вЂ” износостойкость, ;

П1(Пг) — убыль веса образца из антегмита (углеграфита) от истирания на абразиве за 10 сек.

* Цифры в знаменателе относятся к дополнительно обработанным образцам.

Формула изобретения

Гра!фит или графит и волокнистый .компонент 1 — 18

Термоантрацит 42 — 88

Антифрикционная пресс-композиция, содержащая фенолформальдегидную, или эпоксидную, или фурфурольную смолу, или их смеси и графит, или графит и волокнистый компонент, отл и чаю щ а я,с я тем, что, с целью получения изделий с высокой износостойкостью, она дополнительно содержит термоантрацит при следующем соотношении компонентов (вес, %):

Смола фенолформальдегидная, или эпоксидная, или фурфурольная, или их смеси

10 — 30

Тсрмоантрацнт

Графит молотый

Резольная фенолформальдсгидная смола (жидкая)

Оленновая кислота

Термоантрацнт

Графит молотый

Резольная фенолформальдегндная счоза (жндкая)

Олеиновая кислота

Термоантрацит

Графит молотый

Полиэтилениолиамнн

Дибутилфталат

Термоантрацит

Графит молотый

Фенолформальдегидная смола В114М-Б

Бензосульфоки слота

Термоантрацнт

Графит молотый |

Новолачная фенолформальдегидная смола

10 0 1 44 9 7

1,0

58,0

5,0

1,62 5,1

1,62 "" 5.0

22,0

2,0

63.5

10,0

1,58

1 8,0

1,58 ""

3,5

5,0

46,0

18,0

1,52 6,!

30,0

1,52 " 6,0

6,0

71,5

10,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Крылов В. Н. и Вильк Ю. Н. Углеграфитовые материалы и их .применение .в хими10 ческой промышленности. М.— Л., «Химия», 1965, с. 42, 2, Авт. св. № 149374, кл. Е 21 d 3/00, 1962.

3. Справочник по пластическим массам.

Под ред. М. И. Гарбара и др. М.— Л., «Химия», 1967, с. 305 — 310 (прототип).