Триботехнічний полімеркомпозиційний матеріал

Триботехнічний полімеркомпозиційний матеріал на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, отверджувача поліетиленполіаміну та різнофункціональних наповнювачів, який відрізняється тим, що як наповнювач він містить оксид міді при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 поліетиленполіамін 10-14 вуглецеве волокно 1-3 оксид міді 80-160 фторопласт 12-20 лускатий графіт 6-10. (19) (21) u201106429 (22) 23.05.2011 (24) 10.01.2012 (46) 10.01.2012, Бюл.№ 1, 2012 р. (72) САВЧУК ПЕТРО ПЕТРОВИЧ, КОСТОРНОВ АНАТОЛІЙ ГРИГОРОВИЧ, КАШИЦЬКИЙ ВІТАЛІЙ ПАВЛОВИЧ, КИСЕЛЮК ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ, БОЯРСЬКА ІННА ВОЛОДИМИРІВНА, БУДКІНА ОКСАНА ЛЕОНІДІВНА (73) ЛУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 3 66490 но - 1-3; оксид міді - 80-160; фторопласт - 12-20; лускатий графіт - 6-10. Застосування методики багатофакторного планування експерименту та статистичної обробки експериментальних даних дозволили встановити, що найвищі міцність та зносостійкість притаманні полімерній композиції в даному діапазоні концентраційного співвідношення. Як базовий компонент для полімерної матриці використано низькомолекулярний епоксиднодіановий олігомер ЕД-20 з високими фізикомеханічними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язуючого використовували низькотемпературний отверджувач – поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих фізикомеханічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 14 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до зниження руйнівного напруження та модуля пружності при згинанні. Введення отверджувача до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. ЕД-20 призводить до неповного структурування полімерної системи, що суттєво знижує міцнісні та експлуатаційні характеристики епоксидних композицій. Досягнуте поліпшення властивостей полімерної композиції за рахунок введення в матрицю різнофункціональних наповнювачів дозволяє збільшити термін експлуатації одержаних матеріалів на їх основі та потужність тертя. Композицію формують за такою технологією: підготовка і дозування компонентів; введення в епоксидний олігомер отверджувача (кількісний вміст компонентів згідно з корисною моделлю); перемішування композиції для досягнення однорідної консистенції; вакуумування композиції протягом 40-60 хв; термічна обробка; контроль якості сформованої композиції. На етапі перемішування 4 здійснюється додаткова комплексна ультразвукова та ультрафіолетова обробка системи. Технологія отримання композицій реалізується методом формування тиском у відповідності із в'язкістю та сферою застосування матеріалу. Полімеризація здійснюється за ступінчастим температурним режимом: 0,5-1,5 год. при 333К+0,5-1,5 год. при 393К+1,0-2,5 год. при 463К з наступним охолодженням на спокійному повітрі. Це дозволяє зменшити внутрішні напруження при появі первинних вузлів зшивання, надалі прискорити структуроутворюючий процес і максимально підвищити ступінь зшивання системи на завершальному етапі. Триботехнічний полімеркомпозиційний матеріал, що заявляється, може бути використаний в машинобудуванні як матеріал з високими міцнісними характеристиками та зносостійкістю. Він отримується в повному діапазоні співвідношень компонентів, що подані у таблиці. В таблиці наведені також приклади конкретного виконання композицій. Для визначення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей матеріалу використовували стандартні методики. Виходячи з порівняльних результатів (прототип - патент України № 49436А), наведених в таблиці видно, що розроблений матеріал характеризується наступними техніко-економічними перевагами над прототипом: 1. В 8-14 раз вища зносостійкість композита внаслідок раціонального введення різнофункціональних наповнювачів при оптимальному їх співвідношенні, а також інтенсивнішого режиму термічної обробки. 2. Можливість експлуатації розробленого матеріалу трибовиробів при жорсткіших навантажувально-швидкісних режимах роботи (Р=1,8 МПа; v≤3,0 м/с). Таблиця № п/п 1 2 1 2 3 4 5 1 2 Компоненти Епоксидна смола ЕД-20 Отверджувач поліетиленполіаміну Композиція згідно з коКонтрольні приклади рисною моделлю Прикл. Прикл. Прикл. 1 2 3 4 5 6 1 2 3 Полімерне зв'язуюче, мас. ч. 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 12 12 10 10 12 12 Наповнювачі Вуглецеве волокно, мас. ч. 1 2 1,5 0,5 1 2 2 Титан, мас. ч. – – – – – – – Оксид міді 80 120 160 70 90 110 130 Фторопласт, мас. ч. 12 14 18 10 9 3 10 Лускатий графіт, мас. ч. 6 8 6 6 6 10 11 Характеристики композиційного матеріалу: Границя міцності при стис75,5 75,8 74,4 73,6 75,2 75,0 74,5 канні, МПа Інтенсивність зношування, 1,95 1,25 2,16 2,28 1,56 1,62 1,85 -3 10 г/км 13 14 Патент України № 49436А 100 100 100 10 12 12 2 3,5 1 – – 3 150 170 – 10 20 12 11 5 6 2 5 1,2 4,5 – 18 6 – 14 8 74,2 72,4 70,8 71,9 71,2 2,22 3,94 4,32 3,84 5,63 Умови тертя: v=3,2 м/с; Р = 1,8 МПа; матеріал контртіла - сталь 45; шлях тертя без мастила - 3000 м. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 66490 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601