САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2004 года по МПК C08L77/00 

Изобретение относится к созданию самосмазывающихся композиционных материалов с полимерной матрицей и может быть использовано для изготовления подшипников и опор скольжения, эксплуатируемых без смазки или ее ограничения (сезонная, одноразовая при сборке, периодическая при ремонте).

Известны самосмазывающиеся композиционные материалы, содержащие в полимерной матрице твердые и жидкие смазочные материалы. Для снижения коэффициента трения, улучшения их износостойкости, теплопроводности и др. свойств в них вводят различные наполнители. При этом одним из главных факторов, приводящих к значительному повышению антифрикционности этих композитов, является введение в них жидких смазочных материалов в виде различных масел или пластичных смазок (Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976, 152 с.). Путем использования технологии межпачечной пластификации полиамидов жидкими пластификаторами (до 10 мас.%), проявляющими смазочные свойства, адсорбированными на твердом смазочном материале, удалось резко повысить антифрикционность и износостойкость полиамидов. Повышение объема пластификатора-смазки в полимере более 10% приводило к ухудшению антифрикционных и механических характеристик композитов. Одной из причин невозможности введения большего количества жидкого пластификатора являлось его выделение из перерабатываемой массы в литьевой машине в процессе пластикации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является антифрикционная композиция (патент RU №1497197 A1 C 08 L 77/06, C 08 К 3/04, C 08 J 5/16), содержащая полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158, графит и салицилальимин меди.

Недостатком данной композиции является то, что при попытке повышения ее износостойкости путем введения пластичной смазки объемом более 10% количество бракованных изделий по причине выделения смазки из объема перерабатываемой массы в литьевой машине достигал 70-90%.

Перед авторами стояла задача повышения износостойкости и снижения брака от изготовления высокопластифицированных (более 35 мас.% от объема перерабатываемой массы) смазочными материалами самосмазывающихся композиционных материалов с полиамидной матрицей.

Эта задача решена с помощью введения в перерабатываемую массу, содержащую полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 и графит С-1, сложного эфира фосфорной кислоты - лецитина, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пластичная смазка на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 12-16

Графит С-1 6-10

Лецитин 1-2

Полигексаметиленсебацинамид Остальное

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что лецитин, как и мыла жирных кислот, образует в соединениях не только пластинчатые, но и сфероидальные мицеллы (Корбридж Д Фосфор: Основы химии, биохимии, технологии: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982, 680с). В нашем случае эти мицеллы поглощают смазочные масла и адсорбируются на графите, т.е. являются своеобразными емкостями для гидрофобных компонентов пластичной смазки, входящей в состав смазочной композиции. Это позволяет вводить в состав перерабатываемой массы большее количество жидкого смазочного материала, не выделяемого из массы при пластикации в литьевой машине. Кроме этого, лецитин, являясь эфиром фосфорной кислоты, понижает термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал - металл в процессе хранения и эксплуатации узла трения.

Технологический процесс изготовления изделий из предлагаемой композиции заключается в следующем:

- гранулы полигексаметиленсебацинамида и графит С-1 предварительно просушивают при Т = 90 - 100°С до содержания летучих не более 0,2%; сушка может производиться в обычных или вакуумных шкафах;

- в лопастном смесителе или мельнице барабанного типа МБА смешивают графит С-1, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158, лецитин и гранулы полигексаметиленсебацинамида до получения однородного состава;

- подготовленную массу перерабатывают в изделия на литьевых машинах методом литья под давлением.

Количественное содержание лецитина обусловлено с нижней стороны минимальной величиной, обеспечивающей получение положительного эффекта, а верхний предел ограничен величиной, превышение которой не влечет за собой существенного улучшения трибологических характеристик.

Достоинство предложенной композиции:

- высокие триботехнические характеристики из-за высокого содержания жидких смазочных компонентов, позволяющие использовать композицию в узлах трения, работающих в режиме сухого и граничного трения;

- способность композиции пассивировать термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал - металл во время хранения и эксплуатации узла трения;

- технологичность переработки в изделия, позволяющая ликвидировать выделение жидких смазочных компонентов из перерабатываемой массы в литьевой машине.

Испытания проводились в воздушной среде на поступательной машине трения при скорости скольжения V=0,015 м/с, удельном давлении Р=20 МПа. Контртело изготавливали из стали 45 с шероховатостью поверхности R_а 0,63. Линейный износ определялся по базовым точкам на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Составы композиций приведены в табл. 1. Результаты испытаний представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, оптимальными свойствами обладают композиции составов 2-4. Возможно использование композиции составов 5 и 6, однако при этом с введением повышенного содержания смазочного компонента заметно снижение предела прочности на сжатие.

Как видно из описания, предлагаемая антифрикционная композиция обладает изобретательским уровнем.

Проведенный патентно-информационный поиск показал, что объектов, обладающих совокупностью основных отличительных признаков предлагаемого способа, не обнаружено.

На основании изложенного считаем, что предлагаемый способ может быть защищен патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к самосмазывающейся антифрикционной композиции, которая используется для изготовления подшипников и опор скольжения, эксплуатируемых без смазки или ее ограничения. Полимерная композиция содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: пластичная смазка на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 12-16, графит С-1 6-10, лецитин 1-2, полигексаметиленсебацинамид остальное. Изобретение позволяет получить антифрикционную композицию с повышенной износостойкостью, способную пассивировать термодеструкционные и коррозионные процессы, протекающие на границе полимерный материал-металл во время хранения и эксплуатации узла трения. 2 табл.

Самосмазывающаяся антифрикционная композиция, содержащая полиамид - полигексаметиленсебацинамид, пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислотной очистки №158 и графит С-1, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введен сложный эфир фосфорной кислоты - лецитин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пластичная смазка на основе авиационного масла

сернокислотной очистки №158 12–16

Графит С-1 6-10

Лецитин 1–2

Полигексаметиленсебацинамид Остальное