В’яжуче для фрикційних матеріалів

Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений, конкретно термореактопластов, связующих для фрикционных материалов, и предназиачено для использования на транспорте, в автомобиле-, авиа- и железнодорожном машиностроении и др. Известны связующие для фрикционных материалов на основе термореактопластов [1 - 3], наибольшее распространение в мире получили связующие на основе фенолформальдегидных смол или их модификаций [1,3]. Связующее для фрикционных материалов должно обладать достаточной термостойкостью, твердостью и эластичностью, хорошей адгезией к основным составляющим фрикционного материала, допускать высокую степень наполнения, обеспечивать необходимую прочность изделия в жестких условиях работы пары трения. Прототипом предлагаемого изобретения является связующее для фрикционных материалов, представляющее собой анилиноформальдегидную смолу резольного типа марки СФ-342А [4]. Смола СФ-342А является твердым термореактопластом с массовой долей свободного фенола от 6% до 10%, с массовой долей свободного анилина до 1,5%, температурой каплепадения 80 120°C, временем желатинизации при 182°C до 125°C, временем набора прочности после отверждения (вызревания) до 8ч. Эта смола используется для изготовления фрикционных накладок дисковых тормозов автомобилей ВАЗ 2101 и ЗАЗ 1102. Смола СФ-342А позволяет проводить все необходимые в производстве технологические операции и обеспечивает необходимый комплекс физико-механических и эксплуатационных свойств изделий на ее основе. Однако значительное ужесточение режимов использования фрикционных изделий, на фоне непрерывного роста технических и скоростных параметров современных транспортных средств и самоходных установок, предъявляет более высокие требования к прочностным и термическим характеристикам чем обладают фрикционные изделия на основе указанной смолы (прототипа). Кроме того технологическим недостатком смолы СФ-342А (как и большинства фенольных смол) является наличие стадии "вызревания" при отверждении, что удлиняет процесс переработки материала. Экологически опасным недостатком указанной смолы является также выделение вредных газообразных веществ (фенол, формальдегид, анилин) до 31,88г на 1кг связующего в процессе выполнения всех технологических операций. Задачей предлагаемого изобретения является создание связующего для фрикционных материалов с улучшенной прочностью на отрыв до и после тепловой обработки с упрощением технологии формования фрикционных изделий и уменьшением экологической нагрузки (экологического загрязнения). Поставленная задача решается тем, что связующее для фрикционных материалов на основе термореактивной смолы, согласно изобретению, в качестве термореактивной смолы содержит эпоксидную композицию, включающую олигоэпоксиэфир диановой природы, латентный гидразидный отвердитель формулы [NH2NHC(O)]2R, где R - -(CH2)n- при n ³ 4 или R - C6H4- и бета-дикетонат переходного металла (медь, хром) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олигоэпоксиэфир диановой природы 89,90 - 95,20 Латентный гидразидный отвердитель 4,79 - 16,00 Бета-дикетонат переходного металла (медь, хром) 0,01 - 1,10 Олигоэпоксиэфир диановой природы представляет собой твердый олигомерный продукт поликонденсации дифенилолпропана с эпихлоргидрином либо продукт сополимеризации низкомолекулярной эпоксидной (молекулярная масса до 390) смолы с дифенилолпропаном, с массовой долей эпоксидных гр упп от 6 до 15мас.%. Латентный отвердитель указанной формулы представляет собой гидразид органической кислоты (янтарной, адипиновой, себациновой, изофталевой и др.) общей формулы NH2-NH-COR-CO-NH-NH2, где R - -(CH2)n при n ³ 4 или R - C6H4-, с температурой плавления от 93 до 248°C, температурой инициирования сшивания от 100 до 161°C и временем жизнеспособности от нескольких суток до нескольких месяцев. Бета-дикетонат переходого металла представляет собой бис-хелатный либо трисхелатный комплекс металла общей формулы Met(n+)[OC(R)C(H)C(CH 3)O]n, где R - -CH 3 или OC2H5 и Met-Cu(2+), Cr(3+). Известно использование эпоксидных композиций с отвердителями гидразидной природы в качестве термостойких покрытий, химически стойких лаков, связующи х для слоисты х пластиков в виде растворов в соответствующи х растворителях, а также в виде тонкодисперсных порошков для электростатического напыления. Такие композиции применяются без наполнителей либо со степенью наполнения не превышающей 30% [5, 6]. Отличие заявляемой композиции состоит в использовании ее в качестве термореактивного связующего для фрикционных материалов в виде расплава (без использования каких-либо растворителей) для совмещения с компонентами фрикционных материалов со степенью наполнения превышающей 80%. Приготовление связующего заключается в совмещении олигоэпоксиэфира диановой природы с латентным отвердителем указанной формулы в расплаве, с последующим введением в расплав смеси бета-дикетоната переходного металла (медь, хром). Пример (5) приготовления связующего: 94,9мас.% (520г) смолы ЭД-8 расплавляли на масляной бане температуры 90°C 5мас.% (27,4г) отвердителя СГО формулы [NH2NHC(O)](CH2)8 совмещали с расплавом Смолы при температуре 95 - 100°C при тщательном перемешивании в течение 15мин, затем вводили 0,1мас.% (0,5г) этерата меди при перемешивании в течение 10мин с последующим охлаждением смеси до затвердевания. Полученное связующее имеет температуру каплепадения 80 - 100°C. Для экспериментальной проверки заявляемого связующего были приготовлены по указанной схеме 7 вариантов составов связующего и проведены физико-механические испытания связующи х и изделий из них. Изделия на основе заявляемого связующего представляют собой наполненные термоотвержденные композиты, содержащие связующее, термостойкие минеральные наполнители, армирующие наполнители, каучук и целевые добавки более 80мас.%. В таблице приведены варианты составов с указанием соотношения компонентов и теплофизических характеристик составов, полученные методом дифференциального термического анализа, прочностные параметры тормозных колодок ЗАЗ 1102 на основе указанных составов связующего, а также технологические параметры, которые оптимизируются (время вызревания и газовыделение). Из таблицы следует, что все варианты составов связующего приводят к повышению прочности тормозных колодок ЗАЗ 1102 до теплового воздействия (от 1,4 раза в примере 3 до 2,6 раза в примере 5). Контрольные примеры (2, 3) не обеспечивают необходимой теплостойкости фрикционных изделий по сравнению с прототипом и снижают прочность на отрыв после тепловой обработки. Варианты составов связующего 4 - 8 повышают прочность на отрыв фрикционных изделий и после теплового воздействия (от 1,3 раз в примере 4 до 2,4 раза в примере 5). Формовочные температурные свойства (температура каплепадения, время желатинизации при повышенной температуре) незначительно отличаются от прототипа и позволяют успешно использовать связующее заявляемого состава на имеющемся в Украине оборудовании. Кроме того, отсутствие вредного газовыделения в процессе формования и исключение стадии вызревания при замене анилиноформальдегидной смолы на заявляемое связующее позволяет оптимизировать технологию приготовления и переработки и снижать экологическую нагрузку. Приготовление связующего и его совмещение с наполнителями, каучуком и целевыми добавками проводятся в расплаве и не требуют использования растворителей.