Полімерна фрикційна безазбестова прес-композиція

Изобретение относится к композиционным материалам на основе фенолформальдегидных смол для изготовления изделий фрикционного назначения, а точнее к полимерной фрикционной пресс-композиции, находящей применение при изготовлении тормозных колодок транспортных средств. В настоящее время при изготовлении композиционных материалов фрикционного назначения широко применяются полимеры на основе фенолформальдегидных смол, которые содержат в качестве наполнителя асбест, а также различные минеральные порошкообразные добавки. Наличие в составе указанных композиций асбеста, обладающего канцерогенным действием, запрещенного к применению в ряде стран, делает указанные композиции непригодными к использованию. В качестве замены асбеста при изготовлении фрикционных материалов используют другие минеральные наполнители, например, базальт. Известна полимерная фрикционная композиция [1], состоящая из следующих компонентов, в мас.%: Способ изготовления данной композиции заключается в том, что фенолформальдегидную смолу растворяют в этиловом спирте и вводят наполнители, а затем вводят отвердитель (гексаметилентетрамин). После сушки композицию измельчают и прессуют а изделия при температуре 180 - 200°C и давлении 150МПа. Указанная полимерная фрикционная пресскомпозиция характеризуется низкой механической прочностью получаемого композиционного материала, особенно при попадании в жидкие среды (воду, масло, бензин) за счет высокой поглощающей способности. Это ограничивает ее применение при изготовлении тормозных колодок для автотранспортных средств. В основу изобретения положена задача путем введения дополнительных компонентов и изменения количественных соотношений получить полимерную фрикционную композицию, обладающую высокими прочностными характеристиками, высоким коэффициентом трения и низкой поглощающей способностью в жидких средах. Задача решена тем, что новая полимерная безасбестовая фрикционная пресс-композиция, содержащая базальтовое волокно, полимерное связующее и фрикционную добавку, согласно изобретению, дополнительно содержит адгезионную добавку следующего состава, мас.%: сополимер диметилсилоксана и полиметилсилоксана 32,0 40,0, дbцианамидформальдегидная смола 18,0 - 25,0, олигоамидная смола 13,0 - 20,0, смесь диглициловых эфиров алкилрезорцино остальное, при соотношении исходных компонентов, мас.%: Новая фрикционная пресс-композиция в качестве полимерного связующего содержит смесь формальдегидной смолы с синтетическим каучуком в любых соотношениях, предпочтительно в массовом соотношении 4 : 1, соответственно. В качестве каучука используют различные синтетические каучуки, например, каучук синтетический бутадиенметилвинилпиридиновый СКМБ-14-АРС (ТУ 38 - 103 - 636 - 88), различные бутадиеннитрильные каучуки или цисбутадиеновый СКД (ОСТ 38 - 03142 - 77) и другие. Новая полимерная фрикционная пресскомпозиция, согласно изобретению, 1,6 - 2,5мас.%. Указанные количества адгезионной добавки обеспечивают заявляемой пресс-композиции высокие прочностные характеристики и высокую стойкость в жидких средах без ухудшения фрикционных параметров изделий. Снижение указанных пределов адгезионной добавки ниже 1,6мас.% или повышение выше 2,5мас.% приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик. Адгезионная добавка состоит из следующих компонентов, мас.%: В качестве сополимера диметилсилоксана и полиметилсилоксана используют любой известный сополимер, например, КЭП-2 (ТУ 602781 - 73), содержащий звенья следующей формулы: где или характеризующийся содержанием кремния 7,5 - 10мас.%, вязкость при 20°C 800 - 000СП, мол. массой 5000-10000, плотностью 1,03 - 1,04г/см3. Введение в состав адгезионной добавки сополимера диметилсилоксана в количестве 32,0 40,0мас.% обеспечивает высокие прочностные характеристики заявляемой пресс-композиции и повышение адгезии к полимерному связующему. Входящая в состав адгезионной добавки дицианамидформальдегидная смола в количестве 18,0 - 20мас.% и олигоамидная смспа в количестве 13,0 - 20мас.% также обеспечивают высокие прочностные характеристики заявляемой пресскомпозиции и ее высокую стойкость в жидких средах без ухудшения фрикционных параметров изделий. Смесь диглициловых эфиров алкилрезорцинов позволяет создать монолитную систему (по всей вероятности за счет образования эпоксифенольного перехода на границе раздела полимер базальтовое волокно), что подтверждается ростом прочности при статическом изгибе. Новая пресс-композиция содержит полимерное связующее в количестве 10,5 32,2мас.%, В качестве полимерного связующего предпочтительно используют смесь фенолформальдегидной смолы с каучуком в массовом соотношении 4 : 1, соответственно. Указанные количества полимерного связующего обеспечивают оптимальные физикомеханические свойства композиции. В качестве фрикционной добавки новая пресскомпозиция может содержать любую известную добавку, состоящую из смесей солей бария (баритовый концентрат), глинозема, металлических добавок (медный порошок, бронзовая стружка) и графита. Пресс-композицию готовят следующим образом: смешивают базальтовое волокно с адгезионной добавкой, затем при перемешивании добавляют полимерное связующее, после чего вводят в смесь компоненты фрикционной добавки. Перемешивание осуществляют при температуре 80 - 95°C. Затем смесь охлаждают, измельчают и прессуют в изделие при температуре 165 - 185°C и давлении 25МПа. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Полимерная фрикционная пресскомпозиция следующего состава, в мас.%: В качестве адгезионной добавки она содержит добавку следующего состава, в мас.%: Готовят адгезионную добавку путем смешивания компонентов в указанных весовых соотношениях. Полимерную фрикционную пресс-композицию готовят следующим образом. В смеситель роторного типа загружают 3,5кг базальтового волокна, 0,2кг адгезионной добавки указанного состава и перемешивают в течение 2мин при температуре 90 ± 5°C и скорости вращения барабана смесителя 20об/мин. Далее в смеситель добавляют 0,37кг синтетического бутадиеннитрильного каучука и 1,48кг фенолформальдегидной смолы, перемешивают при температуре 90 ± 5°C и скорости вращения барабана смесителя 20об/мин. После чего в смеситель добавляют компоненты фрикционной добавки (смесь неорганических солей бария, глинозем, графит, металлические добавки медный порошок, бронзовую стружку). Смесь перемешивают при указанной температуре и скорости вращения барабана в течение 4мин. Затем содержимое смесителя охлаждают, переносят в пальцевую дробилку и измельчают до размера частиц не более 3 - 4мм. Затем берут навеску 90 ± 1г и проводят "холодное" прессование при давлении 18МПа. Спрессованный образец подвергают термопрессованию при давлении 23МПа, температуре 175 ± 10°C в течение 17 ± 0,6мин. Изготовление фрикционного материала завершают механической обработкой - шлифовкой рабочей поверхности. Затем проводят испытания полученного образца. Оценка физико-механических характеристик проводится по стандартным методикам. Трибометрические испытания проводятся на машине трения МТ-68, конструкция которой позволяет в процессе эксперимента фиксировать силу (коэффициент) трения и температуру в зоне контакта, а также плавно принять скорость вращения контртела, Оценку работоспособности материалов осуществляют при температуре в зоне контакта, равной 400 ± 10°C в паре с ковким чугуном марки КЧ 30 - 5 - 11 без подачи смазывающей жидкости в зону контакта. Скорость скольжения при испытаниях составляет 15м/с, давление на образец 3,0МПа. При достижении скорости скольжения 16м/с и фиксации температуры в зоне контакта 400°C, осуществляется плавное торможение до момента остановки вращения контртела. Путь торможения в зависимости от коэффициента трения различный. А силовые потери определяются как среднее по результатам 5 - 6 экспериментов одного и того же состава образца за весь промежуток торможения. Результаты испытаний представлены в таблице в сравнении с известной полимерной фрикционной композицией. Пример 2. Полимерная фрикционная пресс-композиция следующего состава, в мас.%: В качестве адгезионной добавки она содержит добавку следующего состава, мас.%: Получение указанной композиции и ее испытание проводят аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 4. Полимерная фрикционная композиция следующего состава, в мас.%: В качестве адгезионной добавки она содержит добавку следующего состава, в мас.%: В качестве адгезионной добавки она содержит добавку следующего состава, в мас.%: Получение указанной композиции и ее испытания проводят аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 3. Полимерная фрикционная пресскомпозиция следующего состава, в мас.%: В качестве адгезионной добавки она содержит добавку состава аналогичного описанному, в примере 1. Получение адгезионной добавки и указанной композиции и ее испытания проводят аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице. Как видно из таблицы, новая фрикционная композиция характеризуется более высоким пределом прочности (при сжатии 280МПа, срезе до 40МПа, изгибе до 100МПа) по сравнению с известной композицией (при сжатии 150МПа, срезе 21МПа, изгибе 51МПа), более высоким коэффициентом трения при 400°C и низкой поглощающей способности.