Полімерна композиція триботехнічного призначення

Реферат: UA 95761 U UA 95761 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до матеріалів триботехнічного призначення на основі політетрафторетилену (ПТФЕ), які можуть бути використані для виготовлення ущільнюючих елементів пар обертального і зворотно-поступального руху і вузлів тертя. Постійно зростаючий інтерес до практичного використання полімерів і полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) у машинобудуванні обумовлений поєднанням в них наступних факторів: здатністю до заміни в багатьох вузлах техніки металів і сплавів за рахунок високих пружно-міцнісних характеристик, хімічної стійкості, простоти виготовлення і переробки готових виробів, спрощення конструкції вузлів обладнання, підвищення експлуатаційних характеристик тощо. Особливо перспективне використання ПКМ у рухомих з'єднаннях, де не потребується мастило. Проте, обмеженість фізико-механічних властивостей традиційних ПКМ, що використовуються в трибологічних цілях, не задовольняють весь діапазон вимог, що є обмежуючим фактором у розширенні областей застосування антифрикційних композитів. З 1960-х років до сьогоднішнього дня серійно випускається антифрикційний матеріал Ф4С15 (ТУ 6-05-1412). Як матриця використовується політетрафторетилен (ПТФЕ, Ф-4), який армують за допомогою скловолокна (СВ) у кількості 15 мас. % (найближчий аналог). У порівнянні з чистим ПТФЕ, при введенні скловолокна підвищується зносостійкість ПКМ більше ніж в 250 разів, в 1,5 рази збільшується опір до зсуву. Цей матеріал володіє достатньо хорошими механічними і трибологічними характеристиками, та використовується в машинах середнього режиму навантаження, добре працює в середовищі сухих агресивних газів. Проте, основним недоліком цього матеріалу є висока абразивність скловолокна по відношенню до контртіла. Під час тертя, скловолокно спричинює підвищення шорсткість контртіла, що прискорює його зношування, при наявності конденсату спостерігається підвищене зношування ПКМ. Також, Ф4С15 не може бути використаний при кріогенних температурах. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити споживні властивості і розширити сфери застосування композиту Ф4С15, за рахунок заміни штучного скляного волокна на більш технологічне волокно із природного мінералу, а також введення в ПКМ незначної кількості модифікатора структури, при збереженні простоти виготовлення та собівартості матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в композиційний матеріал на основі ПТФЕ, як наповнювач, вводиться супертонке базальтове волокно (СБВ) та співполімер тетрафторетилену з гексафторпропіленом (Ф-4МБ) при наступних співвідношеннях, мас. %: ПТФЕ 88-93 СБВ 5-8 Ф-4МБ 2-4. ПТФЕ - промисловий продукт (ГОСТ 10007-80), представляє собою білий рихлий порошок із 3 кристалічністю до спікання 95-98 %, після спікання - 50-70 %, щільністю 2,17-2,19 г/см , температурою плавлення 327 °C. Ф-4МБ - порошок білого кольору, з температурою плавлення кристалів 270-290 °C і 3 щільністю 2,17-2,19 г/см , має високу хімічну стійкість, інтервал робочих температур від -200 до +205 °C (ТУ 301-05-73-90). СБВ - аморфний матеріал, що одержують з гірських порід; середній діаметр волокон 1,5 мкм; має високу термічну, хімічну стійкість, низьку гігроскопічність; високі показники фізикомеханічних властивостей. Базальтове волокно (БВ) не спричинює виражену абразивну дію на контртіло у порівнянні із СВ, має кращу адгезію до ПТФЕ. За комплексом споживних властивостей БВ має ряд переваг над СВ (вища термічна і хімічна стійкість, краща водостійкість, нижча гігроскопічність, кращі фізико-механічні властивості, ширший температурний діапазон експлуатації, екологічність тощо). За рахунок менших геометричних розмірів СБВ, його необхідно значно менше, ніж СВ, для досягнення аналогічної структурної модифікації матриці. Це пов'язано із більшою питомою поверхнею СБВ. Модифікатор структури ПКМ Ф-4МБ має більш низьку температуру плавлення, у порівнянні з ПТФЕ, і здатний при нагріванні переходити у в'язкотекучий стан. Тому, при спіканні композиту, він заповнює пори, що утворюються в матриці ПТФЕ, що забезпечує підвищення монолітності, міцності та зносостійкості отримуваних виробів. Вміст модифікатору менше 2 % помітно не покращує властивості композиту, більше 5 % - викликає значне їх погіршення. Полімерну композицію триботехнічного призначення можна одержати шляхом змішування необхідних компонентів, наприклад, в млині МРП-1М, до однорідної маси. З отриманого композиційного порошку методом холодного пресування, при тиску 50-60 МПа, виготовляють заготовки виробів і зразки для випробувань. Отримані заготовки спікаються в електропечі при 1 UA 95761 U 5 температурі 375±5 °C (час витримки при вказаній температурі визначався з розрахунку 0,3 год. на 10"' м товщини виробу). Охолодження спечених виробів здійснювали безпосередньо в печі. Таким чином, виготовлення заявленої полімерної композиції триботехнічного призначення, що реалізується на стандартному обладнанні, дозволяє підвищити фізико-механічні властивості ПКМ, зменшити коефіцієнт тертя, розширити діапазон використання композиту при низьких температурах до -200 °C. Використання композиції триботехнічного призначення заявленого складу дозволить підвищити ресурс роботи у вузлах тертя машин і обладнання, за рахунок меншого зносу контртіла і кращих фізико-механічних властивостей композиту у порівнянні з Ф4С15. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Полімерна композиція триботехнічного призначення, яка відрізняється тим, що для покращення фізико-механічних властивостей та трибологічних характеристик містить політетрафторетилен (ПТФЕ), супертонке базальтове волокно (СБВ) (середній діаметр 1,5 мкм) та співполімер тетрафторетилену з гексафторпропіленом (Ф-4МБ) при наступних співвідношеннях, мас. %: ПТФЕ 88-93 СБВ 5-8 Ф-4МБ 2-4. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 2