Поліуретанова композиція

Реферат: Винахід стосується композицій на основі термопластичних поліуретанів для виготовлення на їх основі виробів (манжет, ущільнень), які працюють в умовах відсутності або періодичного змащування у вузлах тертя машин і механізмів. Задача винаходу - розробка полімерних композицій на основі поліуретанів з підвищеною теплопровідністю шляхом інтенсифікації на поверхні тертя процесів теплопередачі та утворення розділяючої зносостійкої плівки Поставлена задача вирішується шляхом введення у полімерну композицію, що містить термопластичний поліуретан, нафталінформальдегідну смолу та поліелектролітний комплекс на основі поліакрилату натрію і полівінілбензилтриметиламонійхлориду, наповнювача у вигляді металевого порошку сплаву, який складається, мас. %: алюміній 8,5-10,5 залізо 2-4 мідь решта при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: термопластичний поліуретан 100 нафталінформальдегідна смола 20-25 поліелектролітний комплекс 1,5-3 порошок сплаву 10-15. UA 100910 C2 (12) UA 100910 C2 UA 100910 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід стосується композицій на основі термопластичних поліуретанів, які використовують в хімічній та металургійній промисловості для виготовлення на їх основі виробів (манжет, ущільнень), що працюють в умовах відсутності або періодичного змащування у вузлах тертя машин і механізмів. Відомо, що поліуретанові композиції знаходять все більш широке застосування у промисловості [Бюист Дж. М. Композиционные материалы на основе полиуретанов /Пер. с англ. под. ред. Шутова Ф.А.- М.: Химия, 1982.-238 с.]. Для покращення технологічних властивостей поліуретани модифікують, вводячи різні органічні і неорганічні домішки [А.с. 1219620 СССР, C08L75/04/. Полиуретановая композиция/ И.А. Мандзюк, Р.В. Гриневич, Н.Л. Мамашналова, Л.Н. Марцонь (СССР).- № 3777208/23-05; заявл. 26.07.84; опубл. 23.03.86, Бюл. № 11; Пат. 53746 Україна. Полімерна композиція/ В.М. Анісімов, В.М. Кураченков, О.А. Семенець. -№ 2000042013 ;заявл. 10.04.00; опубл. 17.02.03, Бюл. № 2]. Однак, в результаті фізичного модифікування значно погіршуються міцнісні характеристики композицій. Відома композиція, що включає поліуретан і нафталінформальдегідну смолу [А.с. 1024481 СССР, C08L75/04. Полиуретановая композиция/ А.П. Горох, И.А. Мандзюк, А.Н.Трофимович, Е.Ю. Суховая (СССР).- № 3393067/23-05; заявл.08.02.82; опубл. 23.06.83, Бюл.№ 23]. Наявність нафталинового ядра в полімерному ланцюзі сприяє більш високим показникам міцності, твердості. Недоліком цієї композиції є низька зносостійкість і високий коефіцієнт тертя при роботі без мастила або з обмеженою її подачею. Найбільш близькою по технічній суті і результату, що досягається, до запропонованої є композиція, яка містить термопластичний поліуретан, нафталінформальдегідну смолу і поліелектролітний комплекс на основі поліакрилату натрію та полівінілбензилтриметиламонійхлориду при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: термопластичний поліуретан 100 нафталінформальдегідна смола 20-25 поліелектролітний комплекс 1,5-3 [А.с. 1599402 СССР, C08L 75/04. Композиция для изготовления изделий, работающих в узлах трения машин и механизмов/ В.Н. Кураченков, В.Н. Анисимов, В.А. Платонов, В.В. Страхов (СССР).- № 4410445/23-05; заявл. 20.01.88; опубл. 15.10.90, Бюл. № 38] (прототип). Використання в композиції поліелектролітного комплексу на основі поліакрилату натрію і полівінілбензилтриметиламонійхлориду сприяє зосереджуванню вологи на робочій поверхні виробу, що суттєво знижує коефіцієнт тертя і підвищує зносостійкість. Недоліком прототипу є низька теплопровідність композиції. В умовах фрикційного контакту металополімерної пари, при періодичному подаванні мастила і, особливо при її відсутності, виникає нагрів поверхні тертя, що призводить до значної регенерації тепла і до втрати полімерним матеріалом деформаційної стійкості. В основу винаходу поставлена задача розробки полімерної композиції на основі поліуретанів з підвищеною теплопровідністю шляхом інтенсифікації в зоні тертя процесів теплопередачі та утворення тонкої розділяючої зносостійкої плівки. Поставлена задача вирішується тим, що відома поліуретанова композиція, яка містить термопластичний поліуретан, нафталінформальдегідну смолу та поліелектролітний комплекс на основі поліакрилату натрію і полівінілбензилтриметиламонійхлориду, згідно з винаходом, вона додатково містить металевий порошок сплаву на основі міді марки ПГ-19М-01 (ТУ 48-19383-84), який складається, мас. %: 8,5-10,5 % алюміній, 2-4 % залізо, решта - мідь при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: термопластичний поліуретан 100 нафталінформальдегідна смола 20-25 поліелектролітний комплекс 1,5-3 порошок сплаву на основі міді 10-15. Металевий порошок ПГ-19М-01 (ТУ 48-19-383-84 приведеного вище складу має виключно високу теплопровідність. Тому наявність у полімерній матриці комплексу твердих включень у вигляді металічного з'єднання буде сприяти швидкому відводу тепла із зони контактування, отже і більш тривалій роботоздатності в умовах періодичного подавання мастила і особливо при її відсутності. Крім того, присутність у поліуретановій композиції металевого порошку на основі міді сприяє умовам для самоутворення тонкої сервовидної плівки на робочій поверхні [Гаркунов Д.Н. Триботехника.- М.: Машиностроение, 1985.-424 с.]. 1 UA 100910 C2 5 10 15 20 З літературних джерел відомо, що порошок на основі міді марки ПГ-19М-01 використовують для газотермічної наплавки та напилення зносостійких шарів сплаву на робочі поверхні деталей машин [Евдокимов В.Д., Клименко Л.П., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов. Пособие-справочник/ Под ред. д.т.н., проф. В.Д. Евдокимова - Одесса-Николаев: Изд-во НГТУ им. Петра Могилы, 2005.-352 с.]. Однак, у відомих випадках сплав на основі міді застосовується як газотермічне антифрикційне покриття. Технологічний режим приготування запропонованого композиційного матеріалу пояснюється прикладами конкретного виконання. Приклад 1. 50 % спиртовий розчин нафталінформальдегідної смоли змішують з розчином поліуретану і при постійному перемішуванні вводять порошки металевого з'єднання і поліелектролітного комплексу. Отриману суміш підсушують і поміщають у вакуумну термошафу. Тут суміш підлягає витримуванню при температурі 363 К до повного усування розчинника. Кількість наповнювача контролюють ваговим методом. Приклад 2. Гранули термопластичного поліуретану зануряють у 50 % спиртовий розчин нафталінформальдегідної смоли. Після 1,5 годин витримування за допомогою сита гранули відокремлюють від розчину, просушують у термокамері до повного вилучення розчинника (кількість модифікатора контролюється по сухому залишку) і змішують з металевим порошком та поліелектролітним комплексом. Отриману композицію переробляють у вироби литтям під тиском на термопластавтоматах типа ДГ при питомому тиску 100 МПа та температурі 463 К. Кількість порошку сплаву та поліелектролітного комплексу контролювалась ваговим методом. Склад композицій представлений у таблиці 1. Таблиця 1 Склад поліуретанових композицій Компоненти Поліуретан Нафталінформальдегідна смола Поліелектролітний комплекс Порошок сплаву 25 Композиції по прикладу, мас. ч. 1 (прототип) 2 3 4 100 100 100 100 22 15 20 22 2 4 3 2 5 10 12,5 5 100 25 1,5 15 6 100 30 1 20 Дослідження фізико-механічних характеристик проводили на машині INSTRON 1122. Теплопровідність матеріалів досліджувалась на приладі ІТ-3 згідно з методикою інституту технічної теплофізики НАН України. Зразки являли собою диск діаметром 100 мм і товщиною 4 мм. Результати досліджень представлені у таблиці 2 (нумерація у відповідності до таблиці 1). Таблиця 2 Фізико-механічні характеристики розроблених поліуретанових композицій Показник Гранична міцність при розриві, МПа Коефіцієнт 3 теплопровідності, Вт/(м *К) Композиції по прикладу 1(ПУ+ 25НФС+ 2ПЕК (прототип) 2 3 52 34 0,2 0,25 50 4 5 6 52 52 51 0,55 0,75 0,25 0,45 30 35 Як слідує із представлених даних, запропонована композиція має значно кращу теплопровідність і зберігає на достатньо високому рівні міцнісні характеристики. Збільшення коефіцієнта теплопровідності полімерної композиції пояснюється заповненням об'єму матеріалу металічним порошком з високою теплопровідністю і утворенням локальних зон контакту між частками наповнювача. Вироби із запропонованої поліуретанової композиції можуть бути використані в умовах підприємств хімічної та металургійної промисловості України для виготовлення номенклатури манжет та ущільнень, які працюють при відсутності або періодичному подаванні мастила. 2 UA 100910 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Поліуретанова композиція, що містить термопластичний поліуретан, нафталінформальдегідну смолу та поліелектролітний комплекс на основі поліакрилату натрію і полівінілбензилтриметиламонійхлориду, яка відрізняється тим, що вона додатково містить металевий порошок сплаву на основі міді, який складається, мас. %: алюміній 8,5-10,5 залізо 2-4 мідь решта, при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: термопластичний поліуретан 100 нафталінформальдегідна смола 20-25 поліелектролітний комплекс 1,5-3 порошок сплаву 10-15. Комп’ютерна верстка С. Чулій 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 3