АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2014 года по МПК C08J5/16 C08L33/26 C08L23/06 C08K3/28 C08K3/10 C10M107/04 C10M109/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании антифрикционных материалов на основе полимеров, в частности композиционных материалов для создания узлов трения, где применение смазок и воды ограниченно или недопустимо.

Известен композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (ПЭ СВМ) с использованием в качестве модификатора оксид алюминия. (RU 2381242 С08723126 от 15.04.2008). Количество вводимого модификатора составляет 4 мас.%. Материал обладает стойкостью к истиранию.

Однако этот материал обладает недостаточно низким коэффициентом трения, а так же весовым и линейным износом и невысокой твердости, что снижает срок службы изделий.

Перед автором стояла задача увеличения срока службы узлов трения, работающих всухую, путем снижения коэффициента трения, весового и линейного износа, повышение твердости при сохранении высоких физико-механических свойств.

Эта задача решена тем, что композиция на основе полиэтилена в качестве наполнителя содержит медный поликомплекс полиакриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиэтилен 277 50 55 Медный поликомплекс полиакриламида 50 45

В данной работе медный поликомплекс полиакриламида представляет собой гель, полученный следующим методом: 0,2 г медного порошка растворяем в 40 мл 10% водного раствора аммиака, затем смешиваем полученный раствор и 40 мл 6%-ного водного раствора полиакриламида, из полученного раствора ацетоном или этиловым спиртом в соотношении 1:1 к полученному объему высаживают медный поликомплекс полиакриламида. Полученный медный поликомплекс полиакриламида сушат при температуре 60-65°C, в течение 1,5 часа, после сушки его размалывают до порошка. Порошок просевается через сито №4. Далее порошок медного поликомплекса смешивают с полиэтиленом 277 до однородной массы и прессуют изделия.

Для получения медного поликомплекса полиакриламида был использован водорастворимый полиакриламид-гель водоканальный (ТУ-2216-042-07510208-2009). Он представляет собой высоковязкий гель, прозрачный, без видимых механических включений и следов воды: массовая доля основного вещества, %, не менее 6; молекулярная масса ПАА - 10⁵-10⁶, массовая доля остаточного акриламида на 1 кг основного вещества, мг, не более 250.

Медный порошок взят марки ПМС - Н по ГОСТ 4960-2009 следующего состава %: медь, не менее 99,5; примесей не более %: железо - 0,06, свинец - 0,05, мышьяк - 0,003, сурьма - 0,005, кислорода - 0,5, сернокислых соединений металлов в пересчете на сульфат-ион - 0,01; прокаленного остатка после обработки азотной кислотой - 0,05; влаги, не более 0,05.

Составы разработанных по изобретению композиционных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Компоненты Содержание масс.% Прототип   1 2 3 4 Полиэтилен 277 50 52,5 55 - Медный поликомплекс полиакриламида 50 47,5 45 - пэ свм - - - 96 Al₂O₃ - - - 4

Полученные методом прессования из разработанного композиционного материала образцы подвергали комплексу физико-механических и трибологических испытаний. При этом контролировались следующие основные параметры: коэффициент трения, линейный и весовой износ, твердость.

Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости относительного скольжения V=0.0735 м/с, нагрузке 5 МПа, при отсутствии смазки в зоне трения. Твердость определяли на приборе АС-111 (производство Венгрия). Продолжительность испытаний на машине трения - 5 часов. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2   Композиция Прототип   1 2 3 4 Твердость кг/мм² 12,9 11,1 10,69 10,9 Коэффициент трения при V=0.0735 м/с всухую 0,12 0,122 0,125 0,15 Весовой износ, г 0,04 0,042 0,043 0,52 Линейный износ, мкм 0,047 0,049 0,051 0,54

Таким образом, применение разработанного антифрикционного композиционного материала в узлах трения, работающих без смазки, способствует значительному увеличению срока службы трущихся узлов за счет снижения коэффициента трения, линейного и весового износа, а также повышению твердости изделия.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое решение задачи соответствует всем критериям, необходимым для признания его изобретением, и может быть защищено патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к антифрикционному композиционному материалу на основе полимеров для создания узлов трения, работающих всухую. Композиционный материал состоит, мас.%: полиэтилен 277 - 50-55 и медный поликомплекс полиакриламида - 50-45. Медный поликомплекс полиакриламида получают растворением медного порошка в растворе аммиака с последующим смешением полученного раствора с водным раствором полиакриламида и выделением поликомплекса из раствора ацетоном или этиловым спиртом. Технический результат - увеличение срока службы узлов трения, работающих всухую, а также повышение твердости изделия. 2 табл.

Антифрикционный композиционный материал, состоящий из полиэтилена 277 и медного поликомплекса полиакриламида, где поликомплекс получают растворением медного порошка в растворе аммиака, с последующим смешением полученного раствора с водным раствором полиакриламида и выделением поликомплекса полиакриламида из раствора ацетоном или этиловым спиртом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэтилен 277 50-55 Медный поликомплекс полиакриламида 50-45