Зносостійка полімерна композиція

Реферат: Зносостійка полімерна композиція на основі фенолформальдегідного в'яжучого та волокнистого наповнювача. Як наповнювач містить дискретне полісульфонамідне волокно наступної будови: H N O H O S N C H O C N O 0,75n O H O O S N C C O 0,25n . UA 119882 U (54) ЗНОСОСТІЙКА ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ UA 119882 U UA 119882 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до полімерних композицій на основі термореактивних в'яжучих та волокнистих наповнювачів, які використовуються для виготовлення різних деталей машин і механізмів конструкційного призначення: підшипників ковзання, зубчатих колес та інших. Відомі полімерні композиції на основі термореактивних смол, які містять волокнисті наповнювачі [див. Каблов Е.Н., Кривонос В.В., Кувшинов Н.П., Гуняев Г.М., Железина Г.Ф., Сидорова В.В., Зеленина І.В., Орлова Л.Г., Соловйова Н.А. "Препрег и изделие, выполнение из него" патент на винахід РФ № 2 264 295 від 20.11.2005 р. Бюл. №32; Мокієнко Р.Л., Бурмістр М.В., Ліпко О.О., Михайлова О.І., Кобельчук Ю.М. "Антифрикційний композиційний матеріал" патент на винахід України №76031 від 15.06.2006 р. Бюл. №6]. Недоліками усіх відомих композицій є низька міжшарова міцність, схильність до розшарування під дією напружень, а також невисокі показники фізико-механічних властивостей та зносостійкості. Найбільш близькою за технічним рішенням до корисної моделі, що пропонується, є полімерна композиція складу: - фенолформальдегідна смола СФ-342А, модифікована полівінілацеталем (22-25 мас. %); - кремнійорганічна смола К-9-Б (1-5 мас. %); - базальтове волокно (53,05-68,35 мас. %); - вуглецеве волокно (2-5 мас. %); - базальт плавлений (2-4); - оксид кальцію (0,5-5 мас. %); - антистатик - алкамон (0,15-0,45 мас. %); - графіт кристалічний (2-5 мас. %). Виготовлення композицій з вищевказаних компонентів проводилось методом прямого пресування при температурі 433-443 К, тиску 50-70 МПа, час витримки 0,8-1,0 хв. на 1 мм композиції, [див. Щерба В.Я., Єкименко А.Н., Колдаєва С.Н., Радевский В.А., Терешко Ю.Д. "Композиционные материалы триботехнического назначения и способы изготовления из-них", Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Прикладные науки. Материаловедение. №2, 2007. - С. 95 -- 101. - Прототип]. Недоліками відомої композиції є досить високий знос та низькі показники фізико-механічних властивостей, що в цілому обмежує використання даної композиції для виготовлення деталей конструкційного призначення. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення зносостійкості полімерної композиції шляхом використання волокнистого наповнювача. Поставлена задача вирішується тим, що зносостійка полімерна композиція на основі фенолформальдегідного в'яжучого та волокнистого наповнювача, відрізняється тим, що як наповнювач містить дискретне полісульфонамідне волокно наступної будови: H O H O N S N C H O C N O 40 45 50 H O O S N C C O 0,75n 35 O 0,25n при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: полісульфонамідне волокно 60-70 фенолформальдегідна 30-40. смола марки ЛБС-1 Приклад 1. Композицію, до складу якої входить фенолформальдегідна смола марки ЛБС-1 (ГОСТ 901-78), - 40 мас. % та хаотично розподіленого в ній органічного полісульфонамідного 3 волокна (ПСА) з густиною 1,42 г/см , модулем пружності при розтягуванні 7,45 ГПа, відносним подовженням при розриві 20-25 % у кількості 60 мас. %, готували наступним чином: - розчин фенолформальдегідного в'яжучого для просочування бакелітовий лак розводили ацетоном до концентрації 30-35 % (в перерахунку на сухий олігомер); - просочування волокнистого наповнювача в'яжучим проводили механічним змішуванням (хаотичне армування); - феноорганопрепрег сушили 24 год. на повітрі та при 353 К в термошафі для досягнення оптимальних технологічних параметрів: вміст летючих в фенопрепрегу 6-6,5 %; - пресування зразків органопластиків проводили при тиску 35-40 МПа та температурі 433 К, температура завантаження матеріалу в прес-форму та температура вилучення деталей 353 К, швидкість підйому температури 2 град./хв. Дослідження властивостей композиції проводили згідно з методиками: гідростатична густина ГОСТ 15139-69, ударна в'язкість по методу Шарпі ГОСТ 4647-80. Випробування на 1 UA 119882 U 5 10 15 зносостійкість проводили при кімнатній температурі (в умовах сухого тертя), знос зразків оцінювали на дисковій машині тертя за схемою диск (сталь 45, HRC, 50, Ra 0,24-0,32) - пальчик із композиту ( 10 мм, висота 10 мм) при тиску 0,6 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. Приклад 2. Композицію з фенолформальдегідної смоли марки ЛБС-1 (ГОСТ 901-78), 35 мас. % та хаотично розподіленого в ній органічного полісульфонамідного волокна (ПСА) – 65 мас. %, готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Приклад 3. Композицію з фенолформальдегідної смоли марки ЛБС-1 (ГОСТ 901-78), 30 мас. % та хаотично розподіленого в ній органічного полісульфонамідного волокна (ПСА) – 70 мас. %, готували, переробляли у вироби і випробували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Приклад 4 (Прототип). Конструкційний базальтовуглепластик з вищенаведеним складом готували, переробляли у вироби методом прямого пресування, випробовували за методикою, яка наведена у прикладі 1. Результати проведених досліджень наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Властивості зносостійких композицій Склад полімерної композиції, № прикладу 1 2 3 4 (Прототип) 1325 1313 1286 1600-1700 38 35 30 30-35 0,30 0,31 0,33 0,6-0,8 Показники 3 Густина, кг/м 2 Ударна в'язкість, кДж/м Коефіцієнт тертя Інтенсивність лінійного зношування, • -8 Іh 10 20 25 30 1,7 2,1 2,95 3,4 Аналіз результатів випробувань композицій технічного рішення, що заявляється, на основі фенолформальдегідної смоли марки ЛБС-1, що містить як наповнювач дискретне органічне полісульфонамідне волокно, і відомої композиції конструкційного базальтовуглепластику показує, що склади, які заявляються переважають відому композицію за зносостійкістю в 1,2-2 рази з одночасним зниженням коефіцієнта тертя в 2-2,7 рази, мають суттєво нижчу густину в 1,2 1,3 разу та не поступаються показниками ударної в'язкості. На думку авторів, позитивний ефект забезпечується активним впливом наповнювача на структуру полімерної матриці. Завдяки високим показникам зносостійкості композиція може бути використана для виготовлення деталей рухомих з'єднань машин і механізмів, які використовуються у різних сферах промисловості, таких як: металургійна, машинобудівна, хімічна та інші. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Зносостійка полімерна композиція на основі фенолформальдегідного в'яжучого та волокнистого наповнювача, яка відрізняється тим, що як наповнювач містить дискретне полісульфонамідне волокно наступної будови: H N O H O S N C H O C N O O H O O S N C C O 0,75n 0,25n , при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: полісульфонамідне волокно 60-70 фенолформальдегідна смола марки 30-40. ЛБС-1 40 2 UA 119882 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3