ПОЛИМЕРНАЯ АНТИФРИКЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2012 года по МПК C08J5/16 C08L77/02 C08K13/02 C08K5/40 C08K3/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании антифрикционных материалов на основе модифицированных полиамидов, в частности к созданию композиционных материалов для узлов трения, где применение смазок ограничено или недопустимо.

Известна полиамидная композиция, которая в качестве модифицирующей добавки содержит продукт взаимодействия касторового масла с триэтиленгликолем (пат. №2073042 от 10.02.1997 г.). Однако изделия из этого материала имеют низкие антифрикционные характеристики.

Известна полиамидная композиция, стабилизированная с помощью комплексов меди и органических комплексов меди и органических галоидных соединений (пат. 2220992 от 10.01.2004 г.). Недостатками такой композиции так же являются низкие физико-механические характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу является поликапроамид, получаемый методом анионной полимеризации ε-капролактама, в присутствии металлического натрия, толуиленадиизоцианат и полиэтиленоксида (А.С. №1147722 от 01.12.1984 г.).

Однако изделия из такого материала обладают недостаточно высокими физико-механическими свойствами.

Перед авторами стояла задача разработки полимерной антифрикционной композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, в частности низкими износом и коэффициентом трения.

Эта задача решена тем, что в состав, содержащий ε-капролактам, металлический натрий, толуилендиизоционат, в качестве модификатора введена смесь тетраэтилтиурамдисульфида меди (меркупраль) и дифенилтиокарбазона меди (дитизон) при соотношении 10:1. Состав взят в следующем количестве, мас.%:

ε-капролактама 97÷98 Металлический натрий 0,07 Толуилендиизоцианат 0,257 Смесь меркупраля и дитизона 0,29÷0,98

Сущность заключается в том, что вводимая смесь инициирует процесс полимеризации, что способствует более полному протеканию процесса и повышению физико-механических характеристик.

Пример получения композиции.

В аппараты 1 и 2 загружают равные количества ε-капролактама, расплавляют его при температуре 85-90С° и осушают его в течение 1-1,5 в токе аргона. Затем в осушенные расплавы ε-капролактама (аппарат 1) при 100С° вводится металлический натрий, а во второй аппарат вводится толуилендиизоцианат. Масса в обоих аппаратах перемешивается в течение трех минут. Затем равные объемы из аппаратов 1 и 2 сливают в скоростной смеситель, куда одновременно добавляется предлагаемая модифицирующая смесь. Масса перемешивается в течение трех минут и разливается в полимеризационные камеры.

В процессе исследований был получен ряд композиций с различным содержанием модифицирующей смеси.

Оценку эффективности предлагаемого материала осуществляли по антифрикционным свойствам, водопоглощению, твердости по Бринеллю. Антифрикционные свойства определяли на машине торцевого трения при V=0,0735 м/с, среда - вода, твердость измеряли на приборе AS-III, согласно прилагаемой инструкции, водопоглощение по ГОСТ 4650-90. Составы и свойства приведены в таблице.

Таблица Наименование компонентов Содержание, вес.% Прототип 1 2 3 4 Полимеризационая смесь 98 96 94 91   Модифицирующая смесь меркупраль + дитизон 0,3 0,5 0,7 0,98   Свойства материала Коэф. трения при Руд - 6 МПа
V-0,0735 м/с в воде 0,12 0,10 0,09 0,08 0,18 Твердость по Бринеллю, кгс/мм² 12,5 12,6 12,6 12,7 11-12 Водопоглощение % (за 20 суток) 0,20 0,20 0,20, 0,20 0,25 Весовой износ (за 10 часов работы) 0,006 0,003 0,003 0,002 0,01 Линейный износ, мкм/км 0,5 0,5 0,4 0,2 5

Как видно из представленных в таблице данных предлагаемая полимерная антифрикционная композиция обладает повышенными физико-механическими свойствами: коэффициент трения ниже в 1,5 раза, а износ в 2 раза, водопоглощение в 2 раза ниже по сравнению с прототипом.

На основании вышеизложенного и с учетом результатов проведенного патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемая композиция может быть защищена патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к полимерным антифрикционным композициям. Композиция содержит, мас.%: ε-капролактам - 97-98, металлический натрий - 0,07, толуиленадиизоцианат - 0,257 и смесь меркупраля и дитизона при соотношении 10:1 - 0,29-0,98. Композиция обладает улучшенными физико-механическими свойствами. Коэффициент трения 0,08-0,12, износ 0,006-0,002, водопоглощение 0,20% за 20 суток. 1 табл.

Полимерная антифрикционная композиция, содержащая ε-капролактам, металлический натрий, толуиленадиизоцианат и модификатор, отличающийся тем, что в качестве модификатора используется смесь меркупраля и дитизона при соотношении 10:1 и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
ε-Капролактам 97÷98 Металлический натрий 0,07 Толуилендиизоцианат 0,257 Смесь меркупраля и дитизона 0,29÷0,98