ПОЛИМЕРНАЯ ФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C08J5/14 C08L61/12 C08K7/02 C08L61/12 C08L9/02 

Изобретение относится к производству полимерных фрикционных материалов и может быть использовано для изготовления тормозных устройств транспортных средств.

Известна полимерная фрикционная композиция, содержащая в качестве связующего фенолформальдегидную смолу, волокнистые и зернистые наполнители, следующего состава, мас.

Фенолформальдегидная смола 12 16
Асбест 30 50
Бутадиеннитрильный каучук 2 4
Смесь фрикционных наполнителей 29 46
Фталоцианин меди 0,5 3
Недостатком данной композиции является низкая стабильность коэффициента трения в процессе изменения температуры на трущихся поверхностях. Значение коэффициента трения в области температур 350 450^oС, при которых начинается интенсивное разложение полимерного связующего, падает до 0,12, что обусловлено выделением фенола и других продуктов разложения связующего, выполняющих роль смазки. В процессе эксплуатации фрикционных материалов в тормозных узлах это приводит к неравномерности замедления автотранспортного средства, повышенному износу материала и загрязнению окружающей среды фенолом и другими токсичными продуктами.

Известна полимерная фрикционная композиция с пониженным содержанием фенола, в которой последний частично замещен на анилин, мас.

Феноланилиноформальдегидная смола 13 15
Нитрильный каучук 2 4
Асбест 30 45
Фрикционные наполнители Остальное
Использование малофенольных смол позволяет стабилизировать коэффициент трения, значение которого в области температур 350 450^oС снижается до 0,15 0,18. При этом износостойкость композиции ухудшается. Кроме того устранить полностью экологически вредные выбросы в процессе эксплуатации фрикционного материала не удается.

Повышение стабильности коэффициента трения, износостойкости композиционного материала и снижение вредных выбросов в процессе его изготовления и эксплуатации достигается с помощью использования в качестве термоотверждаемого связующего дифенилолпропанформальдегидной резольной смолы. Соотношение компонентов предлагаемой полимерной фрикционной композиции, мас.

Дифенилолпропанформальдегидная смола 12 16
Нитрильный каучук 3
Волокнистые наполнители 30 50
Смесь зернистых фрикционных наполнителей Остальное.

В качестве волокнистых наполнителей могут быть использованы асбест минеральные, полимерные, углеродные, металлические волокна. В качестве зернистых наполнителей барит, глинозем, графит, порошки металлов и их окислов.

Пресс-композицию изготавливали смешением указанных ингредиентов в смесителе под давлением 0,5 0,6 МПа в течение 10 мин. Фрикционный полимерный материал из данной пресскомпозиции изготавливают методом горячего прессования при 175±5^oС и давлении 100 МПа при выдержке в пресс-форме в течение 1 мин на 1 мм толщины изделия. Составы нескольких вариантов предлагаемого фрикционного материала приведены в табл. 1.

Триботехнические характеристики известного и предлагаемых композиционных материалов оценивали на машине трения СМТ-1 по методике. Методика моделировала работу фрикционного материала в дисковом тормозе автомобиля эксплуатирующегося в интервале от 20 до 500^oС. Это позволило получить объективные сравнительные характеристики материалов из различных пресс-композиций. Эксплуатационные фрикционные свойства материала характеризовали средним значением коэффициента трения, рассчитанным во всей области рабочих температур, энергетическим износом, и коэффициентом стабильности коэффициента трения. Коэффициент стабильности коэффициента трения оценивали как отношение среднего значения к максимальному за период испытания. Указанные триботехнические характеристики представлены в табл. 2.

Прочность соединения тормозной колодки с металлическим каркасом, изготовленным из ст. 20, оценивали по методике представленной в ТУ 38-114-187-86.

Cодержание фенола, выделяющегося при трении, оценивали в процессе фрикционных испытаний путем отбора газообразных продуктов непосредственно из зоны трения. Газообразные продукты пропускали через раствор реагента вступающего в реакцию с фенолом и изменяющим его оптическую плотность. Количественное содержание фенола оценивали по изменению оптической плотности реагента в соответствии с методикой. Полученные результаты так же представлены в табл. 2.

Анализ полученных данных показал, что композиция, обеспечивающая среднее значение коэффициента трения на требуемом уровне 0,35 0,4 отвечает составам 1, 2, 3, при этом износ материала данного состава не превышает допустимого уровня 2,8•10^-13м³/Дж, и в 1,2 раза ниже, чем в композиции по прототипу. Композиция содержащая менее 12 полимерного связующего имеет износ выше допустимого уровня, а содержащая более 16 связующего характеризуется средним значением коэффициента трения ниже допустимого уровня. Стабильность коэффициента трения составов 1, 2, 3 выше стабильности коэффициента трения по известному прототипу в 1,3 раза. Коэффициент трения в области температур 350-450^oС снижается не более чем до 0,25. Прочность соединения фрикционного материала с металлическим каркасом у предложенной композиции выше чем у известной, а выделение фенола в процессе испытаний не обнаружено.

Таким образом, предлагаемая композиция превосходит известную по стабильности коэффициента трения, износостойкости. Отсутствует выделение токсичного фенола. Данный результат обусловлен заменой связующего входящего в состав фрикционного материала на экологически чистую термореактивную смолу резольного типа, обладающую, по-видимому, и более прочной и частой сетчатой структурой. Использование предложенной полимерной фрикционной композиции в производстве тормозных колодок автомобилей позволит улучшить их потребительские характеристики, увеличить продолжительность эксплуатации и снизить вредное экологическое воздействие автотранспорта на окружающую среду.

Использование: изготовление тормозных устройств транспортных средств. Сущность изобретения: в состав композиции входит, мас. %: дифенилолпропанформальдегидная резольная смола - 12 - 16, бутадиеннитрильный каучук - 3, волокнистые наполнители - 30 - 50, смесь зернистых фрикционных наполнителей - остальное. Материал изготавливают методом горячего прессования. Среднее значение К_тр = 0,35 - 0,4 при износе состава не более 2,8•10^-13м³/Дж. 2 табл.

Полимерная фрикционная композиция, содержащая термоотверждаемую смолу, бутадиеннитрильный каучук, волокнистые наполнители, смесь зернистых фрикционных наполнителей, отличающаяся тем, что в качестве термореактивной смолы она содержит дифенилолпропанформальдегидную резольную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.

Дифенилолпропанформальдегидная резольная смола 12 16
Бутадиеннитрильный каучук 3
Волокнистые наполнители 30 50
Смесь зернистых фрикционных наполнителей Остальноеп