СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО ПОРОШКОВОГО НАПОЛНИТЕЛЯ Российский патент 2007 года по МПК C08K3/14 C09C3/10 C09C1/36 

Описание патента на изобретение RU2304153C1

Настоящее изобретение относится к способам получения наполнителя для эластомерных композиций, предназначенных для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа или сухого трения.

Известны наполнители Vistamer Ti 911x, Vistamer Ti 9113, Vistamer Ti 9115, которые применяются для создания износостойких изделий. Эти наполнители содержат частицы карбида титана, покрытые полиэтиленом высокого давления (US 6523835, А63С 1/00, 2003 г., US 6642297, С08J 5/10, 2003 г.), но способ получения указанных наполнителей в литературе не описан.

В качестве прототипа выбран способ получения композитного порошкового наполнителя, который содержит в одной частице одно ядро из неорганического материала, например из керамического материала, покрытое слоем силиконового эластомера. (GB 2244489, С08К 9/06, 1991 г.) Способ получения указанного наполнителя включает получение реакционноспособной жидкости, которая является продуктом реакции монофункционального силоксана и вторичного мультифункционального силана, приведение во взаимодействие неорганического материала из керамики и полученной реакционноспособной жидкости путем перемешивания в мешалке-смесителе барабанного типа с добавлением растворителя.

Указанный способ предусматривает получение композитного порошкового наполнителя в оболочке только из жидкой фазы и с использованием только силоксанового покрытия и не позволяет получать наполнитель в оболочке из твердой фазы.

Задачей настоящего изобретения является способ получения композитного порошкового наполнителя в виде карбида титана в оболочке из твердой фазы, например из полиэтилена высокого давления.

Способ получения предлагаемого композитного порошкового наполнителя заключается во взаимодействии частиц керамического материала и полимера, в котором частицы керамического материала в виде карбида титана активируют в механохимическом активаторе с интенсивностью подвода механической энергии от 1 до 5 кВт/кг и дозой от 100 до 1000 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм, до получения частиц со средним размером не более 15 мкм. После чего в активатор вводят полимер в виде полиэтилена высокого давления и модифицируют частицы карбида титана с интенсивностью подвода механической энергии от 0,05 до 0,5 кВт/кг и дозой от 3 до 100 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм.

Изобретение позволяет получить композитный порошковый наполнитель, содержащий в одной частице одно или несколько ядер, покрытые оболочкой из полиэтилена высокого давления. Объемная доля ядер в одной частице наполнителя составляет 0,1-10%. Размер частиц наполнителя составляет не более 50 мкм.

Способ получения композитного порошкового наполнителя реализуют следующим образом.

Частицы карбида титана помещают в рабочую камеру механохимического активатора совместно с мелющими телами. Объем камеры, объем мелющих тел, динамические характеристики механохимического активатора подбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить интенсивность подвода механической энергии к обрабатываемому материалу. Сам процесс активации проводят при комнатной температуре с интенсивностью подвода механической энергии от 1 до 5 кВт/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм. Требуемая доза подведенной механической энергии в пределах от 100 до 1000 кДж/кг достигается длительностью обработки при заданной интенсивности; В результате активации получают частицы карбида титана со средним размером не более 15 мкм.

Затем через загрузочное устройство в рабочую камеру механохимического активатора вводят гранулы полиэтилена высокого давления со средним размером частиц до 100 мкм. Количество вводимого полиэтилена высокого давления должно соответствовать объемной доле полимера в конечном продукте. Динамические параметры механохимического активатора (частота и амплитуда) изменяют таким образом, чтобы обеспечить интенсивность подвода механической энергии к обрабатываемому материалу в пределах от 0,05 до 0,5 кВт/кг. Требуемая доза подведенной механической энергии в пределах от 3 до 100 кДж/кг достигается достаточной длительностью обработки при заданной интенсивности. Среда, в которой производится обработка карбида титана, выбирается из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм.

В результате обработки частиц карбида титана получают композитный порошковый наполнитель в виде частиц карбида титана в оболочке из полиэтилена высокого давления. В одной частице наполнителя может быть одно или несколько ядер.

В качестве матрицы используют композиции на основе бутадиеннитрильного, этиленпропиленового каучуков, бутилкаучука, фторкаучука.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Глобулярный порошок карбида титана с размером частиц от 10 до 80 мкм и средним размером частиц до 50 мкм помещают в рабочую камеру механохимического активатора совместно с мелющими телами - набором металлических и/или агатовых шаров размером от 3 до 15 мм в диаметре - и активируют по режимам (интенсивность подвода механической энергии, состав среды обработки), которые приведены в таблице. В результате активации получают порошок карбида титана со средним размером частиц, который приведен в таблице. Через загрузочное устройство в рабочую камеру механохимического активатора дополнительно вводят гранулы полиэтилена высокого давления со средним размером частиц до 100 мкм. Характеристики процесса модификации карбида титана (интенсивность, доза подвода механической энергии к обрабатываемому материалу), а также состав среды обработки приведены в таблице.

Полученный композитный материал вводили в резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука СКН-26, наполненного техническим углеродом (120 мас.ч.), из нее формовали заготовки и вулканизовали изделия. Образцы, полученные из указанной резиновой смеси, содержащие композитный порошковый наполнитель и без него (контрольный пример), были исследованы на машине торцевого трения МТТ-2 без смазки (сухое трение) и на установке, имитирующей пару трения осевой опоры ступени погружного насоса ЭЦН.

Испытания показали, что введение композитного порошкового наполнителя в резиновую смесь приводит к снижению коэффициента трения в условиях сухого трения и к снижению суммарной скорости изнашивания пары трения в условиях гидроабразивного износа.

Предлагаемый по настоящему изобретению способ получения композитного порошкового наполнителя позволяет получить наполнитель в виде карбида титана в оболочке из полиэтилена высокого давления, в котором оболочка нанесена на ядро из твердой фазы.

Характеристики способа получения композитного порошкового наполнителя№ примераИнтенсивность подвода механической энергии, кВт/кгДоза механической энергии, кДж/кгДавление среды, атмСредний размер частиц, мкмДостигаемая структура наполнителяПри активацииПри модификацииПри активацииПри модификацииСредаПри активацииПри модификацииПосле активацииПосле модификации1234567891011110,051003Воздух11530Порошковый наполнитель в оболочке из ПЭВД230,2550050Азот111030Порошковый наполнитель в оболочке из ПЭВД350,5100010Вакуум10-210-21550Порошковый наполнитель в оболочке из ПЭВД440,3750100Аргон111015Порошковый наполнитель в оболочке из ПЭВД

Похожие патенты RU2304153C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИТНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ В ВИДЕ ПОРОШКА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2006
  • Пятов Иван Соломонович
  • Калошкин Сергей Дмитриевич
  • Салимон Алексей Игоревич
RU2298571C1
КОМПОЗИТНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ В ВИДЕ ПОРОШКА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2006
  • Пятов Иван Соломонович
  • Калошкин Сергей Дмитриевич
  • Салимон Алексей Игоревич
RU2319718C2
КОМПОЗИТНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ В ВИДЕ ПОРОШКА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2006
  • Пятов Иван Соломонович
  • Калошкин Сергей Дмитриевич
  • Салимон Алексей Игоревич
  • Чердынцев Виктор Викторович
RU2304155C1
Гетеромодульный керамический композиционный материал и способ его получения 2019
  • Кульков Сергей Николаевич
  • Буякова Светлана Петровна
  • Бурлаченко Александр Геннадьевич
  • Мировой Юрий Александрович
  • Дедова Елена Сергеевна
RU2725329C1
ПОЛИМЕРНЫЙ НАНОКОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2008
  • Дорофеев Андрей Алексеевич
  • Кравченко Валерий Степанович
  • Юрьева Наталья Владимировна
  • Калошкин Сергей Дмитриевич
  • Чердынцев Виктор Викторович
  • Сударчиков Владимир Александрович
RU2432370C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ОКСИДА ТИТАНА 2015
  • Немерюк Алексей Михайлович
  • Лылина Марина Михайловна
RU2590556C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ МИКРО- И НАНОДИСПЕРСНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ 2009
  • Полубояров Владимир Александрович
  • Гончаров Алексей Иванович
  • Коротаева Зоя Алексеевна
  • Белкова Татьяна Борисовна
RU2433082C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ КАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА И ТИТАНА МЕТОДОМ СВС 2012
  • Полубояров Владимир Александрович
  • Мали Вячеслав Иосифович
  • Коротаева Зоя Алексеевна
  • Жданок Александр Александрович
  • Паули Ирина Анатольевна
  • Степанова Наталья Владимировна
RU2508249C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ МАТРИЧНЫХ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ 2001
  • Ушаков Ю.С.
  • Кудинов А.А.
  • Князев И.М.
  • Третьякова Е.С.
  • Козлова Г.А.
RU2185263C1
Способ получения порошков карбидов титана и вольфрама 2021
  • Захаров Андрей Иванович
  • Демьянченко Артур Олегович
  • Шевнин Алексей Александрович
RU2766956C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО ПОРОШКОВОГО НАПОЛНИТЕЛЯ

Изобретение относится к способу получения композитного порошкового наполнителя для эластомерных композиций, предназначенных для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа или сухого трения. Способ получения композитного порошкового наполнителя заключается в том, что частицы карбида титана активируют в механохимическом активаторе с интенсивностью подвода механической энергии от 1 до 5 кВт/кг и дозой от 100 до 1000 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм, до получения частиц со средним размером не более 15 мкм, после чего в механохимический активатор вводят полиэтилен высокого давления и модифицируют частицы карбида титана с интенсивностью подвода механической энергии от 0,05 до 0,5 кВт/кг и дозой от 3 до 100 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм. Введение композитного порошкового наполнителя в резиновую смесь приводит к снижению коэффициента трения в условиях сухого трения и к снижению суммарной скорости изнашивания пары трения в условиях гидроабразивного износа. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 304 153 C1

Способ получения композитного порошкового наполнителя, заключающийся во взаимодействии частиц керамического материала и полимера, отличающийся тем, что частицы керамического материала в виде карбида титана активируют в механохимическом активаторе с интенсивностью подвода механической энергии от 1 до 5 кВт/кг и дозой от 100 до 1000 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм, до получения частиц со средним размером не более 15 мкм, после чего в механохимический активатор вводят полимер в виде полиэтилена высокого давления и модифицируют частицы карбида титана с интенсивностью подвода механической энергии от 0,05 до 0,5 кВт/кг и дозой от 3 до 100 кДж/кг в среде, выбранной из ряда: воздух, азот, аргон, вакуум с давлением от 10-2 до 1 атм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2304153C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТА ГАРНИРНОГО КАРТОФЕЛЯ 2003
  • Квасенков О.И.
RU2244489C1
JP 10116702 А, 06.05.1998
Преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный 1985
  • Жалковский Андрей Антонович
  • Шостак Александр Антонович
SU1300640A1
JP 2000204349 А, 25.07.2000
СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ РЕЗИН 2002
  • Пятов И.С.
  • Назаров В.Г.
RU2230077C2

RU 2 304 153 C1

Авторы

Пятов Иван Соломонович

Калошкин Сергей Дмитриевич

Салимон Алексей Игоревич

Томилин Игорь Аркадьевич

Даты

2007-08-10Публикация

2006-03-13Подача