Изобретение относится к составам, используемым для обработки твердых поверхностей для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости, что позволяет регулировать смачивание, прилипание, адгезию и поверхностную каталитическую активность контактных поверхностей из металла, керамики, камней и полимерных материалов.
При эксплуатации узлов трения и инструментов для обработки различных твердых материалов основное значение имеет их износостойкость, коэффициент трения и надежность. Для повышения эксплуатационных свойств применяют различные покрытия для контактных поверхностей.
Известно покрытие на основе полиакриламида или сополимера акриламида с формальдегидом с добавлением графита [1]
Однако указанное покрытие имеет тенденцию к отслаиванию и изменяет геометрические размеры контактных поверхностей. Такое покрытие может быть использовано только при низких удельных нагрузках и умеренной температуре.
Наиболее близким является состав для обработки твердых поверхностей, состоящий из 0,01-5,0% раствора перфторированной кислоты полипропиленоксида формулы С3F7О(С3F6О)n СООН, где n 8-30, в смеси хладонов 112 и 113 [2]
Однако такой состав может быть использован только при температуре не более 150oС, что определяется наличием формиатных групп ОСООН, которые легко разлагаются с образованием СО2, RFН и RF СOF, что вызывает коррозию металлов.
Целью изобретения является создание антифрикционной композиции, имеющей повышенную термическую стабильность и позволяющей снизить коэффициент трения, момент трения покоя, повысить износостойкость и противозадирные свойства.
Это достигается тем, что антифрикционная композиция, содержащая растворитель и перфторированное соединение полиалкиленоксида, в качестве перфторированного соединения полиакиленоксида содержит перфторполиоксиалкиленкарбоновые или сульфокислоты или их смесь с перфторполиоксиалкиленкетонами общей формулы
где RF= 1) CF3O-, 2) С2F5О-, 3) С3F7О-, 4) С8F17О-,
n 8-50, m 0-10, k 0-1
II)-(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2-
n 5-200, m 0-30
III)-(СF2CF2CF2O)n CF2CF2-
n 8-50
IY)-(CH2CF2CF2O)nCH2CF2-
n 5-40
Z CО -, SO2 -
Q OH, -СF3, -СF (CF3)2
в количестве 0,01-5,0 мас.
В качестве растворителя используют вещества, в которых растворимы соединения на основе перфторполиалкиленоксида. Такими веществами являются трифтортрихлорэтан, перфторпентан, соединения из ряда полифторалканов или полифторгидроалканов с числом атомов углерода 5-10, а также вода в смеси с эмульгатором, взятым в количестве 0,01-5,0 мас. В качестве эмульгатора могут быть использованы фторсодержащие катионные или неоногенные или амфолитные эмульгаторы. Например, N1N деметил N этилол пропан амид перфтор-энантовой или пеларгоновой кислоты, полиэтиленгликоль перфтор-гептаноила с числом этиленоксидных звеньев, равным 7-25; N1N - деметил N метилен карбокси пропанамид перфтор-энантовой, пеларгоновый или 3,6 диокса 5 трифторметил перфторнонилсульфокислоты.
Используемые по изобретению соединения перфторполиоксиалкилена являются продуктом сополимерзанции гексафторпропилена или тетрафторэтилена с кислородом в поле ионизирующего излучения или при химическом инициировании реакции сополимеризации элементным фтором.
Указанные соединения получают путем анионной полимеризации окиси гексафторпропилена или тетрафторэтилена [3] или оксетана полученного димеризацией тетрафторэтилена и формальдегида, с последующей анионной полимеризацией и обменом атомов водорода на фтор или без такового обмена [4]
Олигомеры подвергают гидролизу с последующим выделением кислот или кетонов известными приемами. Перфторполиокиалкиленфторид также может быть получен сополимеризацией, например, гексафторпропилена с кислородом в поле УФ излучения при (-30) (-60)o С в жидкой фазе. Сульфокислоты получают анионной конденсацией тетрафторсульфона с окисью гексафторпропилена при -10oС с последующим выделением целевого продукта и элиминированием фторангидридной группы методом фторолиза при 120oС.
Композиция, нанесенная на твердую поверхность, адсорбируется, затем хемосорбируется и образует на поверхности мономолекулярный слой толщиной 
. Вследствие этого снижается поверхностная энергия с 1800-5000 mH/м (для металлов) до 4-6 mH/м и с 500 mН/м (для керамики, камня) до 2-4 mH/м, момент трения покоя уменьшается в 10-10-4 раз, повышается тангенциальное усилие сдвига минерального масла на твердой поверхности с 0,5-0,7 до 15-30 g. Полученное таким образом покрытие выдерживает удельные нагрузки до 300 кГ/мм нетоксично, негорюче (температуре начала разложения ≥450oС), пожаро-взрывобезопасно и нерастворимо в углеводородных растворителях, коэффициент трения поверхностей при этом снижается более чем в 10 раз, износ в 13-15 раз, в результате за счет снижения потерь мощности на трение контактных поверхностей энергопотребление уменьшается на 15-20%
Предлагаемая композиция также не требует возобновления и может быть использована для обработки металлообрабатывающего инструмента (резанием, давлением), пресс-инструмента, узлов трения машин и механизмов, работающих в условиях смазки или без таковой. Состав может быть использован в медицине для обработки хирургических спиц и шурупов при лечении опорно-двигательного аппарата, так как обладает бактерицидным, бактериостатическим и антиадгезионным действием.
Контактные поверхности, обработанные предлагаемым составом, не изменяют своих свойств при 400oС не менее 8 мес.
Составы композиций и свойства покрытий приведены в таблице.
Антифрикционная композиция для обработки твердой поверхности, включающая растворитель и перфторированное соединение полиалкиленоксида в качестве перфторированного соединения содержит перфторполиоксиалкилен-карбоновые и/или - сульфокислоты и/или их смеси с перфторполиоксиалкиленкетонами, общая формула которых приведена в описании изобретения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
RFR
где RF CF3O-, C2F5O-, C3F7O-, C8F17O-;
n 8 50, m 0 10, k 0 1;
n 5 200, m 0 30;
n 8 50;
n 5 40;
Z -CO-, -SO2-;
Q -OH, CF3, -CF(CF3)2,
в количестве 0,01 5,0 мас.
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| Миронов В.С | |||
| и др | |||
| Получение антифрикционных покрытий на основе полиакриламида | |||
| Журнал прикладной химии, т.54, N 1, 1981, с | |||
| Торфодобывающая машина с вращающимся измельчающим орудием | 1922 |
|
SU87A1 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| Способ изготовления материала для сальникового уплотнения | 1979 |
|
SU897787A1 |
| Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
| Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
| Пономарева В.А | |||
| и др | |||
| Фторсодержащие гетерогенные полимеры | |||
| - М.: Наука, 1973, с | |||
| Способ окисления боковых цепей ароматических углеводородов и их производных в кислоты и альдегиды | 1921 |
|
SU58A1 |
| Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
| Соединение фтора | |||
| Синтез и применение./Под ред | |||
| Исикава Н.- М.: Мир, 1990, с | |||
| Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
