Полімерний антифрикційний матеріал

Изобретение относится к антифрикционным полимерным материалам, предназначенным для использования в тяжело нагруженных узлах трения в различных отраслях промышленности, в частности, сельскохозяйственном машиностроении. Известны антифрикционные материалы на основе фторопласта [Авт.св. СССР № 272546, кл. F 16 С; патент Франции № 2051392, кл.Р16С], полифениленоксида [Авт.св. СССР № 491671, кл. F 16 С 32], полиамидов [Сб. "Пластические массы в подшипниках скольжения". - М.: Наука, 1965, с.34-41], полифенилхиноксалина [Авт.св. СССР № 556165, кл. С 08 L 79/04, 557597, кл. С 08 L 79/04]. В качестве наполнителей в материалах использовали бронзу, бориды титана, цирконий, графит, дисульфид молибдена и др. Общими недостатками этих материалов являются низкие износостойкость в условиях сухого трения и ползучесть при высоких удельных нагрузках и скоростях скольжения. Кроме того, для композиций из полифенилхиноксалина существенным недостатком является трудность и токсичность процесса переработки. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является полимерная композиция, состоящая из олигомерного продукта взаимодействия 1,4-бис(фенилглиоксалил)-бензола и 3,3;4,4'тетрааминодифенилового эфира в растворе N-метилпирролидона (полифенилхиноксалиновое связующее) и наполнителя [Авт.св. СССР № 807626, кл. С 08 L 79/04, 1978]. Недостатком композиции является технологическая сложность ее получения (использование раствора олигомера), а также низкая износостойкость в условиях сухого трения, что ограничивает ее применение в узлах трения, работающих без смазки при динамических нагрузках (прототип). В основу изобретения поставлена задача разработки полимерного антифрикционного материала, в котором повышение износостойкости и улучшение физико-механических свойств обеспечивается тем, что в качестве связующего используется термопластичный полимер на основе 2,2'-{1,4-фенилен)-7,7оксибис(дифенилхиноксалина), а в качестве наполнителя рубленые углеродные волокна. Поставленная задача решается тем, что полимерный антифрикционный материал, согласно изобретению, в качестве связующего содержит термопластичный полимер на основе 2,2'-{1,4-фенилен)-7,7оксибис(дифенилхиноксалина), структурной формулы а в качестве наполнителя рубленые углеродные волокна при следующем соотношении компонентов, вес %: Полифенилхиноксалин 91-97 Углеродные волокна 9-3 Предлагаемый полимерный материал изготавливается следующим образом. Смешение компонентов производят в течение 45-120 с в электромагнитном вращающемся поле путем введения ферромагнитных частиц в смешиваемую композицию с последующим удалением их магнитной сепарацией. Величина магнитной индукции составляет 0,15-0,20 тесла; размер ферромагнитных частиц не превышает Æ=1 мм, длину 7-8 мм. Приготовленный таким образом материал таблетируют в заготовки при нормальной температуре и удельном давлении Руд = 80 МПа. Полученные заготовки загружают в предварительно нагретую до 523-543 К пресс-форму закрытого типа и поднимают температур у до 593-653 К (со скоростью повышения температуры 10 град/мин). При этой температуре материал выдерживается 1-2 мин на 1 мм толщины заготовки, после чего поднимают давление до 50-70 МПа и выдерживают заготовки в течение 1-1,5 мин/мм. Затем снимают давление, охлаждают пресс-форму до 373 К и производят распрессовку. Ниже приведены примеры конкретного выполнения. Пример 1. Материал, состоящий из полифенилхиноксалина 97 вес.% и углеродного волокна 3%, перемешивают во вращающемся электромагнитном поле в течение 45 сек и прессуют по вышеописанному способу Пример 2. Материал, состоящий из полифенилхиноксалина - 94 вес.% и углеродного волокна 6 вес.%, перемешивают во вращающемся электромагнитном поле в течение 90 сек и прессуют по вышеописанному способу Пример 3 Материал, состоящий из полифенилхиноксалина 91 вес.%, углеродного волокна - 9 вес.%, перемешивают во вращающемся электромагнитном поле в течение 120 сек и прессуют по вышеописанному способу. Свойства предлагаемого материала в сравнении с прототипом приведены в таблице. Из полученных данных следует, что заявляемый полимерный материал обладает существенными преимуществами по сравнению с прототипом. Так по антифрикционным показателям - износостойкости и коэффициенту трения он превосходит его соответственное 1,18-3,49 и 1,19-1,91 раза, при этом температура в зоне контакта контртелополимер ниже на 10-15 град. Кроме того, по прочностным свойствам он также превосходит прототип: по ударной вязкости в 1,5-3,16 и пределу прочности при сжатии в 1,12-1,32 раза, что позволяет с большей надежностью использовать предлагаемый материал в условиях трения без смазки при высоких динамических нагрузках.