Полімерна композиція триботехнічного призначення

Реферат: Полімерна композиція триботехнічного призначення на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, твердника поліетиленполіаміну та різнофункціональних наповнювачів. Як наповнювач містить оксид міді та мідь. UA 101934 U (54) ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ ТРИБОТЕХНІЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ UA 101934 U UA 101934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі одержання композицій на основі модифікованих епоксидних смол і комплексу неорганічних та органічних наповнювачів методом лиття під тиском, які можуть знайти застосування в машинобудуванні як триботехнічні матеріали (підшипники ковзання, покриття) без використання мастильних речовий. Для формування підшипників ковзання на органічній основі (зв'язуюче, матриця) використовують формальдегідні, епоксидні, кремнійорганічні смоли та композиції на їх основі. Для наповнення композицій найбільш широко застосовують матеріали на основі графіту та дисперсні металеві, органічні і неорганічні добавки. Відомий полімеркомпозиційний матеріал антифрикційного призначення, що містить, %: епоксидне зв'язуюче - 20-40 (епоксидно-діанова смола ЕД-16-100 мас. ч., модифікатор ДЕГ-1-15 мас. ч., твердник ізо-МТГФА -50 мас. ч., прискорювач TEA-6 мас. ч.), силіційований графіт - 5070, терморозширений графіт - 3-7, поліетилен - 3-7 [див. пат. України № 30537А С08К 3/00, F16C 33/00, 2000 p.]. Недоліком даної композиції є низька зносостійкість, яка пов'язана з недостатньою адгезійною міцністю на границі фаз, великим вмістом графіту, а також високими залишковими напруженнями в композиції через високу ступінь наповнення системи, що не дозволяє використовувати її в динамічно-навантажених вузлах тертя. Найбільш близьким аналогом до композиції, яка заявляється, є антифрикційний полімеркомпозиційний матеріал наступного складу, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20100; поліетиленполіамін - 10-12; вуглецеве волокно - 1-3; титан - 3-10; фторопласт - 12-20; лускатий графіт - 6-10 [див. пат. України № 49436А, С08К 3/00, F16C 33/00, 2002 p.]. Відома композиція має наступні недоліки: а) низька зносостійкість, яка пов'язана з недостатньою адгезійною міцністю на границі фаз через неефективне змочування часток наповнювачів полімерною матрицею; б) низькі тепло- та термотривкість, що не дозволяє використовувати матеріал при підвищених швидкостях ковзання; в) недостатня реологічність композиції в цілому, що зумовлено технологією отримання і ступенем наповнення системи. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення фізико-механічних та триботехнічних характеристик технологічного устаткування, яке працює в умовах інтенсивного навантаження тертям ковзання шляхом зміни складу полімерної композиції. Поставлена задача вирішується таким чином. Полімерна композиція триботехнічного призначення на основі епоксидно-діанової смоли ЕД20, твердника поліетиленполіаміну та різнофункціональних наповнювачів, згідно з корисною моделлю, що заявляється, як наповнювач вона містить оксид міді та мідь при такому співвідношенні інгредієнтів, мас. ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20-100; поліетиленполіамін 10-14; вуглецеве волокно - 1-3; оксид міді - 80-120; мідь - 10-18. Застосування методики багатофакторного планування експерименту та статистичної обробки експериментальних даних дозволили встановити, що найвищі міцність та зносостійкість притаманні полімерній композиції в даному діапазоні концентраційного співвідношення. Як базовий компонент для полімерної матриці використано низькомолекулярну епоксиднодіанову смолу ЕД-20 з високими фізико-механічними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язуючого використовували низькотемпературний твердник - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст твердника у матриці визначали па основі оптимального поєднання високих фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення твердника понад 14 мас. ч. на 100 мас. ч. епоксидно-діанової смоли ЕД-20 призводить до зниження руйнівного напруження та модуля пружності при згинанні. Введення твердника до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. епоксидно-діанової смоли ЕД-20 призводить до неповного структурування полімерної системи, що суттєво знижує міцнісні та експлуатаційні характеристики епоксидних композицій. Досягнуте поліпшення властивостей полімерної композиції за рахунок введення в матрицю різнофункціональних наповнювачів дозволяє збільшити зносостійкість та термін експлуатації одержаних матеріалів на їх основі. Композицію формують за такою технологією: підготовка і дозування компонентів; введення в епоксидний олігомер твердника (кількісний вміст компонентівзгідно формули винаходу); перемішування композиції для досягнення однорідної консистенції; вакуумування композиції протягом 40-60 хв; термічна обробка; контроль якості сформованої композиції. На етапі перемішування здійснюється додаткова комплексна ультразвукова та ультрафіолетова обробка системи. Технологія отримання композиції реалізується методом формування тиском у 1 UA 101934 U 5 10 15 відповідності із в'язкістю та сферою застосування матеріалу. Полімеризація здійснюється за ступінчастим температурним режимом: 0,5-1,5 год. при 333К + 0,5-1,5 год. при 393К + 1,0-2,0 год. при 473К з наступним охолодженням на спокійному повітрі. Це дозволяє зменшити внутрішні напруження при появі первинних вузлів зшивання, надалі прискорити структуроутворюючий процес і максимально підвищити степінь зшивання системи на завершальному етапі. Полімерна композиція триботехнічного призначення, що заявляється, може бути використана в машинобудуванні як матеріал з високими міцнісними характеристиками та зносостійкістю. Він отримується в повному діапазоні співвідношень компонентів, що подані у таблиці. В таблиці наведені також приклади конкретного виконання композицій. Для визначення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей матеріалу використовували стандартні методики. Виходячи з порівняльних результатів, наведених в таблиці видно, що розроблений матеріал характеризується наступними техніко-економічними перевагами над аналогом: 1. В 9-13 раз вища зносостійкість композиту внаслідок раціонального введення різнофункціональних наповнювачів при оптимальному їх співвідношенні, а також інтенсивнішого режиму термічної обробки. 2. Можливість експлуатації розробленого матеріалу трибовиробів при жорсткіших навантажувально-швидкісних режимах роботи (Р=1,6 МПа; v ≤ 3,0 м/с). 20 Таблиця № п/п 1 2 1 2 3 4 5 6 1 2 Компоненти Композиція згідно корисної моделі Прикл. Прикл. Прикл. 1 2 3 Полімерне зв'язуюче, мас. ч. Епоксидно-діанова 100 смола ЕД-20 Твердник 10 поліетиленполіамін Наповнювачі Вуглецеве волокно, 1 мас. ч. Оксид міді 80 Мідь 18 Титан, мас. ч. Фторопласт, мас. ч. Лускатий графіт, мас. ч. Характеристики композиційного матеріалу: Границя міцності при 79,1 стисканні, МПа Інтенсивність 1,97 3 зношування, 10" г/км Патент України Контрольні приклади 1 2 3 4 5 6 № 49436А 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 12 12 10 10 12 12 13 14 10 12 12 2 1,5 0,5 1 2 2 2 3,5 1 2 1,2 100 14 120 10 70 20 80 20 90 100 110 130 16 14 10 8 3 12 6 5 14 8 4,5 18 6 82,4 78,6 74,9 79,1 82,3 83,8 83,9 76,0 70,8 71,9 71,2 1,66 2,31 2,82 2,51 2,33 2,06 2,54 4,46 4,32 3,84 5,63 Умови тертя: v=2,4 м/с; Р=1,2 МПа; матеріал контртіла - сталь 45; шлях тертя без мастила 3000 м. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Полімерна композиція триботехнічного призначення на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20, твердника поліетиленполіаміну та різнофункціональних наповнювачів, яка відрізняється тим, що як наповнювач вона містить оксид міді та мідь при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: епоксидно-діанова смола ЕД-20 100 поліетиленполіамін 10-14 вуглецеве волокно 1-3 2 UA 101934 U оксид міді мідь 80-120 10-18. Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 3