Композиційний матеріал

Л7/7/С-* С 08 L 59/00 КОМПОЗИЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ Винахід відноситься до композиційних матеріалів на основі термопластів, волокнистого наповнювача і твердого масіила, що призначені для виготовлення деталей, які працюють в умовах навантажений і тертя без зовнішнього змащування (підшипники ков-іання, уітдльттстпгя. тривп тощо). Існують композиції, що використовуються в машинобудуванні, на основі співполімерів формальдегіду, які вміщують скляні волокна, і мають такий склад: співполімер формальдегіду - 70-90 мас. %, скляні волокна - 10-30 мас. % (Лапшин В.В., Андреева Т.И., Колеров А.С. Стек лої іаполнешпле термопласты с твердой смазкой.-В кн.: Антифрикционные самосмазывающиеся пластмассы и их применение в ііромьішленности. Материалы семинара.- М.:МДНТП,1984.129 с). Однак, вказані композицией матеріали мають низькі антифрикційні характеристики (коефіцієнт тертя по сталі без змащування - 0,26-0,36, інтенсивність стирання 1,2-1,3 мг/км*см2), що обмежує області їх -застосування. Існують також композиції на основі співполімеру формальдегіду, що наповнені сульфатом барію, при наступному співвідношенні компонентів: співполімер формальдегіду - 98 мас. %, сульфат барію - 2 мас.%. Однак, вказані композиційні матеріали мають низькі механічні властивості (ударна в'язкість 4,7-7,4 кДж/м 2 ), що обмежує області їх засі озування (Кацнельсон М.Ю., Балаев Г. А. Полимерные материалы: Справочник.-Л.:Химия, 1982.-317 с). Найбільш близьким за технічною суттю і досягнутому результату щодо пропонованого винаходу є композішдйний матеріал на основі співполімеру триоксану-1,3,5 з диоксоланом-1,3, і вуглецевих волокон (прототип) при наступному співвідношенні компонентів: співполімер триоксану-1,3,5 з диоксоланом-1,3 - 80 мас. %, вуглецеві волокна - 20 мас. % (Баїїгганттик П.И., Охотник К.А., Делеви А.В. Свойства углепластиков на основе полиацетали СЇД. // Пластические массы.-1992.-№4.-С.5-7). Недоліком прототиггу є недостатня його механічна міцність (міцність при розтягу - 75,0-85,0 МПа, модуль пружності при вигині 5,0-5,1 Пїа). Метою винаходу с вдосконалення композиційного матеріалу на основі співполімерів триоксаігу-1,3,5 з диоксоданом-1,3, що наповнений вуглецевими волокнами, шляхом підсилешія адгезійної міцності в системі полімер вуглецеве волокно за рахунок введення на межу розподілу фаз полімер вуглецеве волокно кремнійорганічної добавки. Ця мета досягається тим, що відомий композиційний матеріал, що містить співполімер триоксану-1,3,5 з диоксоланом-1,3 і вуглецеві волокна, згідно винаходу, додатково вміщує поліе^гиленоксидимстилсилан при наступному співвідношенні компонентів мас.%: співполімер триоксапу-1,3,5 з диоксоланом-1,3 70,00 - 90,00 Вуглецеві волокна 9,85 - 29,55 Поліетиленоксидиметилсилан 0,15 - 0,45 Як полімерну матрицю використовують співполімер триоксану-1,3,5 з диоксоланом-1,3 (СТД-В за ТУ 6-05-1543-87) ч показником текучості розплаву 12-16 г/ІОхв. Вуглецеві волокна використовуються для виготовлеггня вуглецевих тканин, наїрівальних елементів і як наповнювачі пластмас. . Вуглецеві волокна для наповнення співполімеру триоксану-1,3,5 з диоксоланом-1,3 одержують шляхом подрібнення стрічки із вуглецевого волокнистого матеріалу марки *Урал" на відрізки довжиною 8-12 мм. Вуглецеві волокна характеризуються властивостями: діаметр елементарного волокна - 6,5-8 мкм, поверхнева густина 150 г/мДміцкість мононитки - 1,5-2,5 Піа, вміст вуглецю - 95,0-99,5 %. Кремнійорганічні поліефіри, які мають силоксигюліетиленгліколеві групи, пропонують застосовувати як поверхнево-активні речовини, пластифікатори у виробництві кінофотоматеріалів (Брайкин Л.Б., Черкасов Р.А., Пудовик А.Н. Синтез окси(полиетиленгликокси)силанов //Журнал прикладной химии.-1974.№8.-С.1807-1809). Поліетиленоксидиметилсилаи формули: СНз H-t-ОСНгСНг—О—Si-]UOH і СН3 отримують реакцією етилентлї колю і диметилдихлорсиланом у присутності каталітичної кількості NaOH (Баштанник П.И., Кабак А.И., Черваков О.В. Исследование влияния аппретирования углеродных волокон на свойства углепластиков на основе полиацеталей.// Механика композитных материалов.1997.-т.ЗЗ,№1.-С.90-93.) з виходом 93 %, характеристичною в'язкістю, отриманою у диоксані [^] -О.083дд/г; 14 спектр (см1) : 3412 (--ОН); 2924 - 2872 («СН2); 1260, 800 (Si—ОВД; 1100 (Si—О—С). Композиційний матеріал готують наступним шляхом. Поліетиленоксидиметилсилан розчиняють в ацетоні. Отриманим розчином просочують вуглецеві волокна, які сушать в термошафі при температурі 80100°С протягом 5-7 годин в шарі висотою не більше 4 см. Потім всі компоненти змішують в заданому співвідношенні в Z-подгібному лопатевому змішувачеві при нормальних умовах, а потім - в шнеково-дисковому екструдері при температурі 180-200 °С. Методом лиття під тиском отримують зразки для дослідження механічних і антифрикційних властивостей композитів. Механічні властивості визначають: міцність ііри розтягу за ГОСТ 1126280, модуль пружності при вигині за ГОСТ 9550-81, ударну в'язкість за ІІЇарга за ГОСТ 4347-80. Приклад. Готую гь композиційні матеріали, склад яких подано в таблиці 1. Таблиця 1. Рецептурний склад композиційних матеріалів Компоненти Вміст компонентів, мас % 1 Співполімер триоксану-1,3,5 ДИОКСОЛЗНОИ-1,3 Вуглецеві волокна Поліетиленоксидиметилсилан ч 2 3 70,00 80,00 90,00 29,55 19,70 9,85 0,45 0,30 ' Прототип 0,15 80,00 20,00 Is композиційних матеріалів відливають зразки, які використовують для досліджеїшя фрикційних власгивостей в умовах іертя без змащування на машині і ерга 2070 СМТ-1 за схемою диск-колодка. Як контрііло використовують сталь 40Х з показником шорсгкосгі Ra - 0,63 мкм, що термооброблена до твердості HRC 38-48. Механічні властивості композиційних матеріалів визначають згідно вказаних вище стандартів для пластмас. Фрикційні і механічні властивості композиційних матеріалів подані в таблиці 2. Таб;хиця 2. Механічні і антифрикційні агіастивості композиційних матеріалів на основі співполімеру триоксапу 1,3,5 з диоксоланом-1,3 Властивості Приклади 1 2 3 прототип 98,0 104,0 93,0 80,0 за Шарпі, кДж/м Модуль пружності при 24,2 24,9 27,8 24,0 вигині, ПІа Динамічний коефіцієнт тертя 7,3 8,2 6,3 5,1 (Р=0,5 МПа, V=0,3 м/с) Інтенсивність 0,14 0,Ю 0,15 0,13 0,16 0,14 0,16 0,18 Міцність при розтягу, МПа Ударна в'язкість 2 стирання, мг/км*см2 (Р-0,5МПа, V-0,3 M /C ) Таким чином, одержаний композиційний матеріал в порівнянні з прототипом має вийду на 25 % міідгість при розтяіу і на 20-60 % вищий модуль пружності при такому ж коефіцфенту тертя і кранцй зносостійкості. Це дозволяє використовувати його як конструкційний матеріал в навантажених вузлах тертя машин і механізмів.