ПОЛИМЕРНАЯ ФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C08J5/14 C08L61/10 C08K13/04 C08L61/10 C08L9/02 C08L27/18 C08K13/04 C08K3/06 C08K3/08 C08K3/22 C08K3/30 C08K3/36 C08K5/09 C08K7/02 C08K7/10 

Изобретение относится к композициям для изготовления фрикционных технологических изделий, применяемых в тормозных устройствах различных автотранспортных средств.

Многие из известных фрикционных материалов содержат в качестве основного компонента асбест. Хотя такие материалы и обеспечивают надежную работу фрикционных изделий, однако в связи с канцерогенностью асбеста являются экологически вредными и неперспективными для применения.

Поэтому в последние годы предложены безасбестовые фрикционные композиции.

Известна полимерная композиция фрикционного назначения, содержащая фенольную смолу, органический модификатор - каучук, смесь стеклянных и минеральных волокон, металлосодержащее соединение - частицы из меди или на основе меди, оксид алюминия, или их смесь, неорганический модификатор - бариты и фрикционный модификатор - частицы или порошок графита.

Однако изделия из данной композиции имеют невысокую износостойкость и низкую стабильность коэффициента трения при повышенных температурах.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является полимерная фрикционная пресс-композиция, включающая фенолформальдегидную смолу, бутадиен-нитрильный каучук, вулканизующую группу, представленную серой и оксидом цинка, порошкообразный металлический наполнитель, металлический наполнитель на основе меди в виде стружки, графитсодержащий наполнитель, баритовый концентрат, оксид алюминия, сурьму трехсернистую, вермикулит вспученный, резаную латунную проволоку, минеральную вату, стеклянное волокно и углеродное волокно.

Однако изделия, отформованные из данной композиции, характеризуются недостаточными износостойкостью и стабильностью коэффициента трения при повышенных температурах.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение износостойкости и стабильности коэффициента трения изделий, изготовленных из данной композиции.

Новая полимерная фрикционная композиция включает фенолформальдегидную смолу, бутадиен-нитрильный каучук, серу, оксид цинка, металлический наполнитель на основе меди в виде стружки, оксид алюминия, концентрат баритовый, сурьму трехсернистую, вермикулит вспученный, графит, политетрафторэтилен, стеарат цинка, дисульфид молибдена, базальтовое волокно и полибензимидазольное волокно при следующем соотношении, мас.%: фенолформальдегидная смола 10-12; бутадиен-нитрильный каучук 2-3; сера 0,4-0,5; оксид цинка 0,4-0,5; металлический наполнитель на основе меди в виде стружки 18-20; оксид алюминия 1-2; концентрат баритовый 9-11; сурьма трехсернистая 1-8; вермикулит вспученный 3-4; графит 5-6; политетрафторэтилен 0,5-1; стеарат цинка 0,5-1; дисульфид молибдена 3-6; базальтовое волокно 20-28; полибензимидазольное волокно 6-18.

В качестве фенолформальдегидной смолы используют фенолформальдегидную резольную смолу ЛБС-20 или СФ-342А или смесь новолачной фенолформальдегидной смолы СФ-010 с уротропином в массовом соотношении 89:11.

Металлический наполнитель на основе меди может быть представлен стружкой латунной или бронзовой.

Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в табл. 1.

Полимерную композицию готовят методом вальцевания на фрикционных вальцах типа ПД 630 . На вращающиеся холодные вальцы при зазоре 0,1 мм загружают расчетное количество каучука и пластицируют его в течение 1-2 мин. При этом же зазоре загружают смесь новолачной смолы (фенолформальдегидной) с уротропином или твердую резольную фенолформальдегидную смолу и волокнистые наполнители или волокнистые наполнители, предварительно пропитанные спиртовым раствором резольной фенолформальдегидной смолы. Зазор постепенно увеличивают до 0,6-0,8 мм и вводят смесь остальных порошкообразных компонентов. Продолжительность загрузки компонентов 5-6 мин. Композицию вальцуют при зазоре 0,6-0,8 мм в течение 3-4 мин, затем зазор постепенно уменьшают до 0,1 мм в течение 5-6 мин. При зазоре 0,1 мм композицию вальцуют в течение 1-2 мин и снимают готовый лист материала. В процессе вальцевания лист материала периодически срезают с вальцов, складывают лист и вновь загружают на валки. Общая продолжительность вальцевания 15-20 мин. Снятый с валков лист материала ломают на куски и дробят на ножевой, пальцевой или молотковой дробилке, снабженной сеткой с диаметром ячеек не более 2 мм.

Изделия из приготовленной композиции изготавливают методом горячего прессования при давлении 35 ± 5 МПа, температуре 155 ± 5^оС и выдержке в течение 1 мин на 1 мм толщины.

Возможно изготовление изделий прессованием при температуре 65 ± 5^оС, давлении 65 ± 5 МПа и выдержке в течение 2 мин с последующей термообработкой в струбцинах в течение 16 ч при постепенном подъеме температуры от 60 до 200^оС.

Фрикционно-износные свойства предлагаемой, известной и контрольных композиций оценивали по результатам лабораторных испытаний на машине трения И-47 в соответствии с ГОСТ 10851-73 при давлении 1,5 МПа и температуре 20-300^оС по чугуну СЧ-15 при переменной скорости скольжения от 0,13-до 6,5 м/с, а также по результатам испытаний на инерционном динамометрическом стенде СТН-НАМИ по методике, предписываемой правилами N 13 Европейской экономической комиссии ООН, выпуск 1968 г. при давлении 5 МПа и температуре 50-300^оС по чугуну СЧ-15 при переменной скорости скольжения от 11,1 до 33,3 м/с.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Как видно из представленных данных, предлагаемая композиция превосходит известную композицию по стабильности коэффициента трения и износостойкости.

Использование: разработка рецептуры композиции для изготовления фрикционных изделий, применяемых в тормозных устройствах различных автотранспортных средств. Сущность изобретения: полимерная фрикционная композиция включает, мас. % : фенолформальдегидную смолу 10 - 12, бутадиеннитрильный каучук 2 - 3, серу 0,4 - 0,5, оксид цинка 0,4 - 0,5, металлический наполнитель на основе меди в виде стружки 18 - 20, оксид алюминия 1 - 2, концентрат баритовый 9 - 11, сурьму трехсернистую 1 - 8, вермикулит вспученный 3 - 4, графит 5 - 6, политетрафторэтилен 0,5 - 1, стеарат цинка 0,5 - 1, дисульфид молибдена 3 - 6, базальтовое волокно 20 - 28 и полибензимидазольное волокно 6 - 18. Изделия из новой композиции характеризуются повышенной износостойкостью и высоким показателем стабильности коэффициента трения. 2 табл.

ПОЛИМЕРНАЯ ФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая фенолформальдегидную смолу, бутадиен-нитрильный каучук, серу, оксид цинка, металлический наполнитель на основе меди в виде стружки, оксид алюминия, концентрат баритовый, сурьму трехсернистую, вермикулит вспученный, графит и волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого наполнителя композиция содержит базальтовое волокно и полибензимидазольное волокно и дополнительно содержит политетрафторэтилен, стеарат цинка и дисульфид молибдена, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фенолформальдегидная смола 10 - 12
Бутадиен-нитрильный каучук 2 - 3
Сера 0,4 - 0,5
Оксид цинка 0,4 - 0,5
Металлический наполнитель на основе меди в виде стружки 18 - 20
Оксид алюминия 1 - 2
Концентрат баритовый 9 - 11
Сурьма трехсернистая 1 - 8
Вермикулит вспученный 3 - 4
Графит 5 - 6
Политетрафторэтилен 0,5 - 1
Стеарат цинка 0,5 - 1
Дисульфид молибдена 3 - 6
Базальтовое волокно 20 - 28
Полибензимидазольное волокно 6 - 18