Полімерна композиція

Полімерна композиція на основі фенілону, що містить наповнювач, яка відрізняється тим, що як наповнювач композиція містить натрієву форму бентонітової глини, активовану карбонатом натрію, при такому співвідношенні компонентів, мас.%: фенілон 99,0-80,0 натрієва форма бентонітової глини, активована карбонатом натрію 1,0-20,0. Винахід відноситься до області отримання композиційних матеріалів на основі ароматичних поліамідів і може бути використаний для виготовлення деталей, які працюють у вузлах тертя, і які забезпечують високу роботопридатність при відносно високих температурах і питомих навантаженнях. Відома полімерна композиція на основі ароматичних поліамідів, яка має у своєму складі мінеральні наповнювачі: оксиди кальцію і кремнію ["І. Mater. Sci", 1986, 21 №12, с. 4193-4198]. Недоліком цієї композиції є низькі фізикомеханічні та триботехничні властивості. Відома поліамідна композиція, яка має у своєму складі мінерал серицид К2О·3АІ 2О3 ·6SiO2·2Н2О [Заявка Японии 61-123661, МКИ С 08 77/00, Полиамидная композиция. Нагаи Йоситеру, Охора Масаки, Юнитика]. Недоліком цієї композиції є низькі теплофізичні, фізико-механічні та триботехнічні властивості. Найбільш близькою по технічній сутності й результату, який досягається до заявляємого винаходу, є полімерна композиція, яка має у своєму складі ароматичний поліамід - фенілон, азотовмістний неорганічний наповнювач - оксинітрид крем нія-ітрія при наступному співвідношенні компонентів мас.%: Фенілон 98,8-95,0 оксинітрид кремнія-ітрія 0,2-5,0 [Патент 28945А, МКИ C08L 77/00. Полимерная композиція. Авторы Буря Олександр Іванович, Арламова Нина Тедженівна, Черський Ігор Миколайович. Б.И. №5,16.10.2000р] (прототип). Недоліком прототипу є низькі антифрикційні та фізико-механічні властивості. Це зумовлено тим, що оксинітрид кремія-ітрія не має розвинутої пористої поверхневої структури, що погіршує адсорбційну взаємодію полімерної матриці з наповнювачем. В основу винаходу поставлена задача створення полімерної композиції з підвищеними фізико-механічними та антифрикційними властивостями, шляхом створення антифрикційної плівки на поверхні контртіла. Поставлена задача досягається тим, що відома полімерна композиція на основі фенілену, яка включає наповнювач, згідно з винаходом в якості наповнювача має у своєму складі натрієву форму бентонітової глини, активовану карбонатом натрію. (19) UA (11) 82589 (13) C2 (21) a200608025 (22) 17.07.2006 (24) 25.04.2008 (46) 25.04.2008, Бюл.№ 8, 2008 р. (72) СИТАР ВОЛОДИ МИР ІВАНОВИЧ, UA, КАБАТ ОЛЕГ СТАНІСЛАВОВИЧ, UA, СУХИЙ КОСТЯНТИН МИ ХАЙЛОВИЧ, U A, ТОМІЛО ВІТАЛІЙ ІГОРЕВИЧ, UA (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) GB, 669018, A, 26.03.1952 JP, 62246982, A, 28.10.1978 DE, 19705998, A1, 20.08.1998 3 82589 Фенілон 99,0-80,0 Наповнювач 1,0-20,0 При введенні в склад фенілона натрієвої форми бентонітової глини, активованої карбонатом натрію підвищується інтервал робочих температур, поріг текучості при стисканні, зносостійкість, зменшується коефіцієнт тертя. Це відбувається за рахунок того, що натрієва форма бентонітової глини, активованої карбонатом натрію має розвинуту, реакційноспроможну поверхневу структуру. В процесі переробки у виріб, розплав фенілона адсорбується і хемосорбується поверхнею глини, яка має розвинуту поверхню, завдяки цьому твердий наповнювач оказує підсилюючу дію на матричний полімер. Внаслідок цього поріг текучості при стисканні та ударна в'язкість залишаються на рівні прототипу. При цьому завдяки натрієвої форми бентонітової глини, активованої карбонатом натрію створюється антифрикційна плівка на поверхні контртіла, що призводе до підвищення зносостійкість і зменшення коефіцієнту тертя у порівнянні з прототипом. У чистому вигляді бентонітова глина використовується як адсорбент у різних галузях промисловості [Таран Н.Г., Бурлак ТА., Артеменко Т.П. Исследование глинистых сорбентов Одесской, Николаевской и Днепропетровской областей // Вопросы химии и химической технологи. -1976.№44.- С. 76-79]. Для проведення досліджень використовують глину з черкаської копалини, яка є світло-сірим порошком з розміром часток 40мкм з вмістом монтморалонітової фракції 85%. Процес приготування натрієвої бентонітової глини включає в себе операцію "отмучивання" та активації карбонатом натрію. Операцію "відмучування" проводять з ціллю видалення монтмоаллонітової фракції, активації з ціллю переводу бентоніту у Na-форму внаслідок заміни двухвалентних катіонів міжшарових галерей (Са2+, Mg2+) бентоніту. Для приготування наповнювача змішують 110г. бентоніту з 10л. дистильованої води. Дисперсію відстоюють впродовж 1 часу і зливають мілкодисперсну фракцію. Операцію відстоювання і відділення мілкодисперсної фракції повторювали 3-4 рази. Потім, після визначення сухого залишку мілкодисперсної фракції (сухий залишок 75 - 80%) при перемішуванні додавали розчин карбонату натрію із розрахунку 0,05г. на 1г. бентоніту. Дисперсію кип'ятили впродовж 15хв. і доводили концентрацію до 1%-ой. Отриману массу перемішуванні при температурі 40°С впродовж 2 годин, отцинтрифугували тверду фазу і висушили її у вакуумі при температурі 60°С до постійної ваги. Після цього сухой залишок подрібнювали. Полімерні композиції готують шляхом змішення компонентів у сухому вигляді в системі віхревого типа. Виготовлення зразків виконують методом пресування у прес-формах з підігрівом при температурі 613К і питомому тиску 40МПа. За наступною схемою: завантаження композиції у пресформу при температурі пресформи 543К; нагрівання до 613К і витримка без тиску протягом 5 хвилин; витримка під тиском протягом 5 хвилин. Перед пре 4 суванням матеріал спочатку підсушують у термошафі при температурі 453К впродовж 1 години. Склади композиції наведені у табл. 1. Таблиця 1 Вміст компонентів, ваг. % ЗагальоксинітНомер комний Фені- Наповню- рид крепозиції склад, лон вач мніяваг. % ітрія 1 99 1 100 2 97 3 100 3 95 5 100 4 90 10 100 5 80 20 100 6(прототип) 90 10 100 Поріг текучості при стисканні визначали згідно за ГОСТ 4651-78, ударну в'язкість визначали за ГОСТ 4647-80. Зносостійкість та коефіцієнт тертя визначали у сухому режимі на машині тертя 2070 СМТ-1, по контртілу з сталі 45, яка термооброблена до твердості 45 - 50 HRC, з діаметром 50мм за схемою диск-колодка.. При питомому навантаженні 1МПа, швидкості ковзання 0,5м/с та температурі навколишнього середовища 293К. Властивості композицій наведені в табл. 2. Таблиця 2 Номер композиції 1 2 3 4 5 6(прототип) Поріг текучо- УдарКоефі- Зносостійсті при на в'яцієнт кість, I·109 стисзкість, 2 тертя, f канні, кДж/м МПа 250 22 0,31 32 260 17 0,2 7 255 14 0,21 10 251 11 0,23 11 247 7 0,25 23 254 10,7 0,39 18 Виходячи з експериментальних даних можна зробити висновок, що значення межі текучості при стисканні та ударної в'язкoсті залишились на рівні прототипу. При цьому спостерігається зменшення коефіцієнту тертя у 1,5-2 рази та збільшення зносостійкості на 30-40% у порівнянні з прототипом. Для проведення досліджень використовують глину з черкаської копалини, яка є світло-сірим порошком з розміром часток 40 мкм з вмістом монтморалонітової фракції 85%. Процес приготування натрієвої бентонітової глини включає в себе операцію "отмучивання" та активації карбонатом натрію. Операцію "відмучування" проводять з ціллю видалення монтмоаллонітової фракції, активації — з ціллю переводу бентоніту у Na— форму внаслідок заміни двухвалентних катіонів міжшарових галерей (Са2+, Mg2+) бентонита. Для приготування наповнювача змішують 110 г. бентоніту з 10 л. дистілірованої води. Дисперсію відстоюють впродовж 1 часа і зливають мілкодисперсну фрак 5 82589 цію. Операцію відстоювання і відділення мілкодисперсної фракції повторювали 3 — 4 рази. Потім, після визначення сухого залишку мілкодисперсної фракції (сухой залишок 75 - 80%) при перемішуванні додавали розчин карбонату натрію із розрахунку 0,05 г. на 1 г. бентонита. Дисперсію кип'ятили впродовж 15 хв. і доводили концентрацію до 1%-ой. Отриману массу перемішуванні при температурі 40°С впродовж 2 годин, отцинтрифугували тверду фазу і висушили її у вакуумі при температурі 60°С до постійної ваги. Після цього сухой залишок подрібнювали. Полімерні композиції готують шляхом змішення компонентів у сухому вигляді в системі віхрево Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 го типа. Виготовлення зразків виконують методом пресування у прес-формах з підігрівом при температурі 613К і питомому тиску 40МПа. За наступною схемою: завантаження композиції у пресформу при температурі пресформи 543К; нагрівання до 613К і витимка без тиску протягом 5 хвилин; витримка під тиском протягом 5 хвилин. Перед пресуванням матеріал спочатку підсушують у термошафі при температурі 453К впродовж 1 години. Винахід може бути використаний для виготовлення деталей, які працюють у вузлах тертя, і які забезпечують роботопридатність при відносно високих температурах і питомих навантаженнях. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601