Термопластична композиція

Реферат: Винахід належить до полімерних композицій на основі ароматичних поліамідів і дисперсних наповнювачів, які використовуються для виготовлення деталей конструкційного призначення машин і механізмів. В основу винаходу поставлено задачу підвищення міцнісних та триботехнічних характеристик полімерної композиції шляхом використання як в'яжучого ароматичного поліаміду фенілон С-1 (ТУ 6-05-221-101-71), який містить як наповнювач суміш дискретних волокон сульфон-Т та вуглецевих нанотрубок, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фенілон С-1 80,0-95,0 сульфон-Т 2,5-13,0 ВНТ 1,5-7,0. Композиція, що заявляється, на основі фенілону С-1 з вмістом хімічного волокна сульфон-Т та ВНТ, переважає відому композицію на основі фенілону П з вмістом волокна сульфон-Т за показниками механічних властивостей в 1,2-1,4 разу та має нижчий коефіцієнт тертя в 2,1-3,3 разу. UA 112039 C2 (12) UA 112039 C2 UA 112039 C2 5 10 15 Винахід належить до полімерних композицій на основі ароматичних поліамідів і дискретних наповнювачів, які використовуються для виготовлення різних деталей конструкційного призначення машин і механізмів. Відомі полімерні композиції на основі аліфатичних і ароматичних поліамідів, які містять різні наповнювачі: оксиди кремнію, алюмінію, дисульфід молібдену [Див. Сакасита Такэси, Симода Томоаки; Мицуи Сэкию Когаку Коге к.к."Полиамидные композиции" Заявка Японії 62-256830 МКИ С08G69-26], мінерал серецид формули K2О3Аl2О [Див. Нагаи Йоситеру, Охора Масаки, Юнитика к.к. "Полиамидные композиции" Заявка Японії 61-123661 МКИ С08L 77/00, С08K 3/34], карбонати, оксиди титану та кремнію [Див. Mineral couple: plus qu une charge, un renfort. Stigter L.A. "Plast. Mod elast" 1987, 39, № 1, 17-20, Франц.], мінерал волостоніт, який містить оксиди кальцію і кремнію [Див. "І. Mater. Sci", 1986, 21, №12, с. 4193-4198], р-сіалон [Див. Буря О.І., Адріанова О.А., Арламова Н.Т., Черський І.М. "Полімерна композиція" Патент № 30862 С08L 61/14], оксинітрид кремній-ітрію Si3N4-Y2O3 [Див. Буря О.І., Арламова Н.Т., Черський І.М. "Полімерна композиція" Патент № 28945 С08L 77/00]. Недоліками усіх відомих композицій є низькі показники фізико-механічних властивостей. Найбільш близькою за технічним рішенням до винаходу, що пропонується, є полімерна композиція на основі ароматичного поліаміду фенілон П, який являє собою тонкодисперсний порошок білого кольору (ТУ 6-05-221-101-71) наступної структури: O O C C H N H N n 20 25 [див. А.И. Буря, В.О. Мовчан, A.M. Щетинин. Меднение композиционных материалов, армированных волокном сульфон-Т // Технология и организация производства № 1. - 1980, с. 52-54 - Прототип], яка містить як наповнювач 10 мас. % волокна сульфон-Т. Недоліками відомої композиції є низькі показники міцнісних та триботехнічних характеристик, що в цілому обмежує використання даної композиції для виготовлення деталей рухомих з'єднань, що працюють в жорстких умовах як сухого тертя. В основу винаходу поставлено задачу підвищення характеристик полімерної композиції шляхом використання як в'яжучого, ароматичного поліаміду фенілон С-1, наступної будови: O O C C H N H O C N O C H N H N n , 30 35 40 який містить як наповнювач - суміш дискретних волокон сульфон-Т та вуглецевих нанотрубок, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фенілон С-1 80,0-95,0 сульфон-Т 2,5-13,0 ВНТ 1,5-7,0. Приклад 1. До складу композиції входять: фенілон С-1 (95 мас. %) (ТУ 6-05-221-101-71), волокно сульфон-Т (2,5 мас. %), яке має довжину 3 мм; міцність 500-569 МПа, подовження 16-3 3 18 %, модуль пружності 5,9-10 МПа, густину 1,45-1,46 г/см , працеспроможність в інтервалі температур 573-623 K, та ВНТ (1,5 мас. %), які являють собою одномірні наномасштабні ниткоподібні утворення полікристалічного графіту циліндричної форми, зовнішнього діаметра -3 20-70 нм, внутрішнього діаметра 5-10 нм, довжиною 2-10 мкм, насипною густиною 0,4-0,6 гем , термічною стійкістю на повітрі до 873 K. Приготування композиції здійснювалось методом сухого змішування в обертальному магнітному полі (0,12 Тл). Готову суміш таблетували при кімнатній температурі і тиску 30 МПа. Таблетки завантажували в прес-форму, нагріту до 523 K, 1 m UA 112039 C2 5 10 15 20 25 після чого температуру в прес-формі піднімали до 593-598 K і витримували при цій температурі 10 хв. без тиску та 10 хв. під тиском 30 МПа. Для фіксації форми виріб охолоджували під тиском до температури 523 K і далі виштовхували із прес-форми. В режимі без змащування знос зразка оцінювали на дисковій машині тертя за схемою диск (сталь 45, HRC э 50, Ra 0,08) - пальчик із композиту (Ø 10 мм, висота 10 мм) при тиску 1 МПа, швидкості ковзання 1 м/с шлях складав 1000 м. До завантажування проводили однакову обробку і попереднє припрацювання зразків. Знос зразків визначали на аналітичних терезах ВЛР-200 з точністю до 0,0002 г. Питому ударну в'язкість, яка є динамічним випробуванням полімерів, визначали одноразовим ударом на вигин, - згідно з ГОСТ 4647-69. Приклад 2. Композицію з фенілону С-1 (92 мас. %), волокна сульфон-Т (5 мас. %) та ВНТ (3 мас. %) готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Приклад 3. Композицію з фенілону С-1 (85 мас. %), волокна сульфон-Т (10 мас. %) та ВНТ (5 мас. %) готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Приклад 4. Композицію з фенілону С-1 (80 мас. %), волокна сульфон-Т (13 мас. %) та ВНТ (7 мас. %) готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Приклад 5 (прототип). Композицію з фенілону П (90 мас. %) та волокна сульфон-Т (10 мас. %) готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Аналіз результатів випробувань композицій технічного рішення, що заявляється, на основі фенілону С-1, що містить як наповнювач хімічне волокно сульфон-Т та ВНТ, і відомої композиції на основі фенілону П та волокна сульфон-Т, показує, що склади, які заявляються переважають відому композицію за показниками механічних властивостей в 1,2-1,4 разу та мають нижчий коефіцієнт тертя в 2,1-3,3 разу (таблиця). Таблиця Властивості полімерних композицій Показники Коефіцієнт тертя (без змащування) Р=1 МПа, V=1 m/c 2 Питома ударна в'язкість, кДж/м Склад полімерної композиції, № прикладу 1 2 3 4 5* 0,19 0,17 0,12 0,14 0,41 46,2 47,3 42,4 40 33 * - прототип, композиція на основі фенілону П, що містить 10 мас. % волокна сульфон-Т 30 Завдяки високим показникам міцнісних та триботехнічних характеристик композиція може бути використана для виготовлення деталей рухомих з'єднань машин і механізмів, що використовуються у різних сферах промисловості, таких як: металургійна, сільськогосподарська, хімічна та інші. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Термопластична композиція на основі ароматичного поліаміду та наповнювача, яка відрізняється тим, що як ароматичний поліамід містить фенілон С-1, а як наповнювач - суміш дискретних волокон сульфон-Т та вуглецевих нанотрубок, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: фенілон С-1 80,0-95,0 волокно сульфон-Т 2,5-13,0 вуглецеві нанотрубки 1,5-7,0. 40 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2