АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C08J5/16 C08L27/18 C08L61/10 C08L63/04 C08K13/00 C08K13/00 C08K3/04 C08K3/28 

Изобретение относится к антифрикционным композициям на основе политетрафторэтилена, комплекса термореактивных смол и наполнителя и может быть использовано в изготовлении высоконагруженных узлов трения машин и механизмов, обладающих низким коэффициентом трения и работающих при повышенных температурах.

Известна композиция на основе политетрафторэтилена и наполнителя, содержащая в качестве наполнителя закись-окись свинца, окись меди, туф и бензофосфиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.

Закись-окись свинца 12 20
Окись меди 6 11
Туф 1 5
Бензофосфиновая кислота 0,5 3
Политетрафторэтилен Остальное
Однако данная композиция (см. авт.св. СССР N 1010088, кл. C 08 27/18, Опубл. Б.И. N 13, 1983), имеет повышенный коэффициент трения.

В качестве ближайшего аналога выбрана полимерная композиция антифрикционного назначения по авт.св. СССР 4/3 159, кл. C 08 29/16.

Известная композиция содержит, мас.

Аценафтиленфенолформальдегидная смола 20 -25
Искусственный графит 12 25
Дисульфид молибдена 5 8
Фторопласт Остальное
Однако эта композиция, выбранная в качестве прототипа, не обеспечивает достаточно низкие коэффициент трения и термостойкость.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение - уменьшение коэффициента трения и увеличение термостойкости материала.

Задача достигается тем, что антифрикционная композиция, содержащая фенолформальдегидную смолу, углесодержащий наполнитель, фторэтилен согласно изобретению, в качестве фенолформальдегидной смолы содержит резольную фенолформальдегидную смолу, в качестве углеродного наполнителя коллоидный графит, политетрафторэтилен в виде 60% суспензии и дополнительно содержит эпоксидную смолу и 10 13% раствор аммиака; компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Фенолформальдегидная смола 22,5 26,0
Суспензия политетрафторэтилена 55,0 59,0
Эпоксиданя смола 5,5 8,0
Раствор аммиака 1,0 1,5
Антифрикционный коллоидный графит 9,5 1,5
В качестве полимерного связующего используют комплекс термореактивных смол: фенолформальдегидной и эпоксидной. Введение эпоксидной смолы ниже оптимальной концентрации повышает коэффициент трения, а выше не обеспечивает достаточно высокую термостойкость материала, увеличивает его хрупкость и снижает трещиностойкость.

Для улучшения антифрикционных свойств и увеличения термостойкости материала для упрочнения полимерной матрицы вводят эпоксидную смолу и раствор аммиака в качестве катализатора. Введение раствора аммиака ниже оптимальной концентрации не обеспечивает полноту прохождения реакции, а выше приводит к увеличению концентрации надсмольных вод, что приводит к ухудшению технологических свойств материала, снижению термостойкости и трещиностойкости. В качестве углеродного наполнителя вводят коллоидный графит препарат, улучшающий антафрикционные свойства материала и увеличивающий его термостойкость. Введение коллоидного графита выше оптимальной концентрации увеличивает износ композиционного материала, а ниже оптимальной концентрации снижает его термостойкость.

Для получения композиции используют резольную фенолформальдегидную смолу СФЖ-305 (ГОСТ 20907-75), 60% -ную суспензию политетрафторэтилена Ф-4Д (ТУ 6-05-1246-81), эпоксидную смолу ЭД-20 (ГОСТ 10586-84), коллоидно-графитовый препарат сухой С-1 (ТУ 113-08-48-63-90), аммиак водный, ч.д.а. (ГОСТ 3760-79).

Антифрикционную композицию получают следующим образом.

Для синтеза исходного полимера на первой стадии процесса используют метод совмещения эпоксидной и фенолформальдегидной смол, где фенолформальдегидная смола выступает в качестве отвердителя при 160 180^oC. В навеску фенолформальдегидной смолы вводят эпоксидную смолу и раствор аммиака. Смесь перемешивают на электрической мешалке (n 5000 об/мин) до гомогенного состояния.

На второй стадии процесса в исходный совмещенный полимер вводят смесь суспензии политетрафторэтилена с коллоидным графитом, предварительно перемешанную вручную во избежание начала процесса коагуляции.

После тщательного перемешивания на электрической мешалке (n=5000 об/мин) до полного завершения процесса коагуляции композит отжимают руками, сдавливая образец равномерно со всех сторон, формируя его в виде цилиндра и удаляя до 75% надсмольной воды. После процесса смешивания композит имеет консистенцию пластилина.

Готовый композит подвергают трижды процессу экструзии под давлением в 20 МПа в пружинном прессе, отверстие фильеры экструдера 2,0 мм.

Прессование образцов из смеси методом спекания под давлением осуществляют в пресс форме односторонним сжатием на червячно-винтовом прессе при 180^oC и давлении 160 МПа, 30 мин. Температуру в пресс форме контролируют термопарой, спай которой располагается примерно на уровне середины образца. После отверждения образец подвергают дополнительной термообработке в исходной пресс форме до 300^oC в течение 2 ч.

Примеры составов и свойства композиции даны в таблице.

Использование: для изготовления высоконагруженных узлов трения машин и механизмов. Сущность изобретения: композиция содержит, мас. ч.: резольная фенолформальдегидная смола 22,5 - 26, 60%-ная суспензия политетрафторэтилена 55 - 59, эпоксидная смола 6,5 - 8,10 - 13%-ный раствор аммиака 1 - 1,5, коллоидный графит 9,5 - 12. 1 табл.

Антифрикционная композиция, содержащая фенолформальдегидную смолу, углеродный наполнитель, политетрафторэтилен, отличающаяся тем, что в качестве фенолформальдегидной смолы она содержит резольную фенолформальдегидную смолу, в качестве углеродного наполнителя коллоидный графит, политетрафторэтилен в виде 60%-ной суспензии и дополнительно содержит эпоксидную смолу и 10 13%-ный раствор аммиака при следующем соотношении компонентов, мас.

Резольная фенолформальдегидная смола 22,5 26,0
60%-ная суспензия политетрафторэтилена 55,0 59,0
Эпоксидная смола 6,5 8,0
10 13%-ный раствор аммиака 1,0 1,5
Коллоидный графит 9,5 12,0