Антифрикційний композиційний матеріал

Антифрикційний композиційний матеріал, що включає зв'язуюче на основі водорозчинних фенолоформальдепдних олігомерів загальної формули он он он он рубані ХІМІЧНІ волокна, який відрізняється тим, що він додатково містить фенілтриетоксисилан загальної формули а як ХІМІЧНІ волокна він містить рубані полюксадиазольні волокна чи вуглецеві волокна, чи їх суміш при наступному співвідношенні компонентів, мас фенолоформальдепдні олігомери фенілтриетоксисилан рубані ХІМІЧНІ волокна полюксадиазольні чи вуглецеві, чи їх суміш 30-50 5-15 45-65 OibOH Винахід відноситься до композиційних матеріалів, зокрема, до композиційного матеріалу (KM), що включає фенолоформальдепдне зв'язуюче і наповнювач, що складається з рубаних ХІМІЧНИХ волокон полюксадиазольних чи вуглецевих, чи їхньої суміші, призначеному для роботи в якості антифрикційного композиційного матеріалу для ПІДШИПНИКІВ ковзання різного призначення Пропонований KM може бути використаний у машинобудуванні для виготовлення зносостійких, високоміцних виробів, здатних працювати у вузлах сухого тертя при підвищених навантаженнях і температурах Відомий антифрикційний композиційний матеріал [Заявка №2137790 Росія "Антифрикционный композиционный материал", публікація 20 09 99 Бюл №26 МПК6 C08L61/10] Антифрикційний KM, що включає фенольну смолу, графіт і синтетичне волокно, у якості якого містить полюксадиазольне чи поліпарафенілентерефталамидне чи поліамідобензимидазольне волокно у виді сітки, як фенольну смолу він містить фенолоформальдепдну смолу чи крезолоформальдепдну смолу і додатково містить бавовняне волокно і оксид алюмінію До недоліків відомого винаходу варто віднести низьку ударну в'язкість пластиків і низьку екологічну безпеку застосовуваного зв'язуючого, оскільки, при виготовленні пресматеріалів застосовуються спирто-ацетонові розчини смол, а смоли мають високий вміст залишкових фенолу і формальдегіду (до 10%) Відоме використання фенольних смол у якості зв'язуючого для посилених композитів [Патент 52990843 США "Фенольные смолы в качестве связующего для усиленных композитов", МКИ5 С08К1/74, С08КЗ/88, РЖХ №6, 1966, стор 19] Зв'язуючі на основі резольних фенольних смол добре сумісні з водою, застосовуються для виготовлення композитів, зокрема, готують препреги на основі скляних матів, з низьким виділенням летких, вміст фенолу до 1,75% До недоліку відомого технічного рішення варто віднести більш низьку еколопчність (по залишковому вмісту вільного фенолу) Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, до винаходу, що заявляється, є антифрикційний КМ на основі резольних водорозчинних фенолформальдепдних олигоме (О о (О З 60619 рів (ФФО) із залишковим вмістом фенолу менш 1% загальної формули он ОН. СН2ОН і рубаних ХІМІЧНИХ волокон полюксадиазольного чи вуглецевого [Науково-технічний збірник "Коммунальное хозяйство городов", випуск 22 2000р , Київ, "Техніка", стор 103-104, авторів РЛ Мокенко, ЕА Липко] (прототип) До недоліків прототипу варто віднести низьку теплостійкість KM, високе водопоглинання, високий коефіцієнт тертя Задачею пропонованого винаходу є створення антифрикційного КМ на основі фенолоформальдепдного зв'язуючого зі зниженим вмістом залиш кового фенолу (до 1%) і ХІМІЧНИХ волокон, що має низький коефіцієнт тертя, високі теплостійкість, ВОДОСТІЙКІСТЬ і фізико-механічні властивості шляхом модифікації зв'язуючого кремнійорганічними добавками Поставлена задача досягається тим, що антифрикційний композиційний матеріал, що включає зв'язуюче на основі резольних водорозчинних фенолоформальдепдних олигомерів загальної формули он -ш одон і рубані ХІМІЧНІ волокна, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, він додатково містить фенілетоксисилан загальної формули, OG2H3 а як ХІМІЧНІ волокна він містить рубані полюксадиазольне волокно чи вуглецеве волокно, чи їхню суміш, при наступному співвідношенні компонентів, мас % Фенолоформальдепдні олігомери 30-50 Фенілтриетоксисилан 5-15 Рубані ХІМІЧНІ волокна полюксадиазольне чи вуглецеве, чи їхня суміш 45-65 Запропонований склад антифрикційного KM дозволяє підвищити теплостійкість і ВОДОСТІЙКІСТЬ за рахунок взаємодії кремнійорганічної добавки фенілтриетоксисилана (ФТЕС) із ФФО зв'язуючим в процесі переробки КМ при температурі пресування 160-180°С При дослідженні отвердженного полімерного зв'язуючого, модифікованого ФТЕС методом ІЧспектроскопм в структурі полімеру виявлені SI-O-SI зв'язки, що і з'явилися причиною підвищення теплостійкості полімерної матриці, а їх гідрофобність підвищила її ВОДОСТІЙКІСТЬ Установлено, що введення в зв'язуюче модифікатора ФТЕС значно знижує поверхневий натяг розчину зв'язуючого, а змочування їм волокнистого наповнювача поліпшується (косинус крайового кута змочування збільшується), що приводить до кращої адгезії зв'язуючого на поверхні наповнювача і, отже, до підвищення фізико-механічних властивостей KM (таблиця) -да ен,он KM одержують наступним чином Полюксадиазольне і вуглецеве волокна у виді комплексних ниток ріжуть на відрізки близько 10мм, просочують розчином зв'язуючого, що представляє собою водяний розчин фенолформальдепдних олигомерів, змішаний з необхідною КІЛЬКІСТЮ фенілтриетоксисилана, отриманий пресматеріал висушують до вмісту летких -5% Отриманий KM пресують при температурі 170±10°С і питомому тиску 350-450Мпа Приводимо приклади конкретного виконання пропонованого винаходу Приклад 1 Композиційний матеріал включає зв'язуюче, що складається з 37мас % фенолформальдепдних олигомерів, 9мас % фенілтриетоксисилана і 54мас % хаотично розташованого в ньому рубаного полюксадиазольного волокна Приклад 2 Композиційний матеріал включає зв'язуюче як і в прикладі 1 і 54мас % хаотично розташованого в ньому рубаного вуглецевого волокна Приклад 3 Композиційний матеріал включає зв'язуюче як і в прикладі 1 і 27мас % полюксадиазольного і 27% вуглецевого волокна Експериментальні дослідження пропонованого KM у якості антифрикційного KM із підвищеними теплостійкістю, ВОДОСТІЙКІСТЮ, антифрикційними і фізико-механічними властивостями показали, що при ВМІСТІ в КМ фенолформальдепдних олигомерів менш ЗОмас % і більш 50мас %, фенилтриетоксисилана менш 5мас % і більш 15мас%, волокнистих наповнювачей менш 45мас % і більш 65мас %, не вдається домогтися поставленої задачі Випробування по визначенню коефіцієнта тертя проводилися на машині СМЦ-2 (ТУ 25 06 813) при швидкості ковзання 0,3м/с, тиску 2,5Мпа Фізико-механічні випробування ГОСТ для пластмас ударної в'язкості ПО Шарпі - ГОСТ 4647-80, межі МІЦНОСТІ при вигині - ГОСТ 4648-81, межі МІЦНОСТІ при стиску - ГОСТ 4651-82, водопоглинання ГОСТ 4650-80 ІЧ-спектри отвердженного зв'язуючого реєструвалися на інфраспектрометрі UR-20 Для визначення крайових кутів змочування поверхні волокна полімерним зв'язуючим і поверхневого натягу рідин використовувався змінений метод Вільгельмі [Файнерман А Е , Липатов Ю С , Кулик В М Простий метод визначення поверхневого натягу і крайових кутів змочування рідин // Колоїдний журн —1970, — 32, №4, с 620-623] Поверхневий натяг волокон визначали методом Ельтону [Файнерман А К Нове у визначенні поверхневого натягу твердих полімерів // Новые 60619 методы исследования полимеров — Київ, Наукдумка, 1975, — С 17-29] уточненим [Установки для визначення поверхневого тиску на базі аналітичних ваг // Інформац лист №6, Ин-т хімії високомолекулярних сполучень АН УРСР — Київ Наук думка, 1969 — Ю с ] Властивості пропонованого KM представлені в таблиці Представлені в таблиці дані показують, що запропонований антифрикційний KM має в порівнянні з матеріалом прототипом у залежності від наповнювача зменшений коефіцієнт тертя в 2-3,4 рази, підвищені ударну в'язкість на 28-92%, межі МІЦНОСТІ при вигині - на 22-73%, стиску - на 16-21%, підвищену теплостійкість за Мартенсом - на 23>60°С, зменшене водопоглинання в 2,2-2,4 рази Таблиця Фізико-механічні, теплофізичні, трибологичні властивості пропонованого композиційного матеріалу Приклад Зв'язуюче Склад Вміст % Прототип 1 Прототип 2 ФФО ФТЕС ФФО ФТЕС ФФО ФТЕС ФФО ФФО 37 9 37 9 37 9 46 46 Прототип 3 ФФО 46 1 2 3 Уд КДж Наповнювач Вид волокна Вміст % в'язк м Межа МІЦНОСТІ, МПа, при ВИГИНІ стисненні Теплост за Мартен , °С Водопог /о Коеф тертя Вуглеволокно 54 82 198 122 >250 0,50 0,104 Полюксадиазольне 54 46 145 116 188 0,57 0,18 Вуглеволокно Полюксадиазольне Вуглеволокно Полюксадиазольне Вуглеволокно Полюксадиазольне 27 27 54 54 27 27 64 157 126 198 0,61 0,118 68 24 158 189 161 1,09 45 101 100 1,36 0,34 0,31 46 ді 107 175 2,06 0,34 З пропонованого антифрикційного KM виготовлялися промислові зразки (деталі), що пройшли випробування в умовах працюючого обладнання Нижньодніпровського трубопрокатного завода (місто Дніпропетровськ) і ЗАГСП "Росава" (місто Біла Комп'ютерна верстка А Крулевський Церква) Отримано рекомендації до впровадження пропонованого антифрикційного KM замість базових, виготовлених із пресматериалів на основі серійного фенолформальдепдного лаку ЛБС-1 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119