Полиамидная композиция для производства изделий машиностроительного назначения Российский патент 2022 года по МПК C08K3/04 C08K5/09 C08K7/02 C08L77/06 C08K3/40 

Изобретение относится к новым материалам, соответствующим приоритетам научно-технологического развития Российской Федерации, а именно к производству деталей машиностроительного назначения, например подшипников скольжения, направляющих втулок, изделий для тормозной систем.

Известна полиамидная композиция, содержащая алифатический полиамид, модифицирующую и стабилизирующую добавки (RU 2409604, МПК C08L 77/00, C08L 23/26, C08F 8/46, опубл. 20.01.2011).

Недостатком известной композиции являются низкие значения предела прочности при растяжении.

Известен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида Материал содержит в качестве полимерной матрицы полиамид 6, Капролон В, Эрталон, в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном, а также однослойные или многослойные углеродные нанотрубки (RU 2522106, МПК C08J 5/16, C08L 77/00, C08L 77/02, C08K 3/04, C08K 7/02, B82B 3/00, опубл. 10.07.2010).

Недостатком данного материала является сложность получения волокнистого наполнителя заданного качества и трудностью распределения углеродных наночастиц в полиамидной матрице, что значительно усложняет процесс производства изделий.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является полимерная композиция на основе полиамида 66 и углеродных волокон. Согласно данному изобретению предполагается плазменная обработка полимерной смеси в атмосфере воздуха, азота, аргона или кислорода, за счет чего образуется функциональная группа улучшающая совместимость между полиамидом и углеродным волокном (KR 101795788, МПК C08G77/02, C08J3/20, C08J3/28, C08K3/04, опубл. 08.11.2017).

Недостатком прототипа являются невысокие показатели упруго-прочностных характеристик, а также сложность технологии изготовления изделий.

Технический результат заключается в улучшении упруго-прочностных характеристик полиамидной композиции для производства изделий машиностроительного назначения, а именно в увеличении прочности и модуля упругости при растяжении, а также в упрощении ее изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что полиамидная композиция для производства изделий машиностроительного назначения включает стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G, молотое углеродное волокно с длиной волокон 0,1 мм и диаметром волокна 6-9 мкм, а также дополнительно содержит малеиновый ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

молотое углеродное волокно 1-10 малеиновый ангидрид 0,5-1,0 стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G остальное

В табл. 1 приведены составы и значения упруго-прочностных характеристик полиамидных композиций.

Для изготовления композиции использовались следующие компоненты:

Стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G производства ООО «ТД Пластмасс Групп» (содержание стекловолокна 27-33 %, плотность - 1,35 г/см³, влагопоглощение за сутки - 1,5 %)

Молотое углеродное волокно с длиной волокон 0,1 мм и диаметром волокна 6-9 мкм.

Малеиновый ангидрид в виде белого кристаллического порошка по ГОСТ 11153-75

Способ изготовления полиамидной композиции для производства изделий машиностроительного назначения заключается в следующем. Предлагаемые полиамидные композиции изготавливаются в два этапа.

I этап. Стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G, молотое углеродное волокно и малеиновый ангидрид сушат при температуре 105°C в течение 4 ч. Далее высушенные компоненты подаются в объемные дозаторы. Двухшнековый экструдер сонаправленного вращения HAAKE Rheomex OS PTW 16 с диаметром шнека 16 мм и L/D=40:1 нагревается по всем зонам до температуры 280°С, устанавливается скорость вращения шнека 200 об/мин. После чего, согласно рецептуре, происходит дозировка во входное отверстие экструдера, в котором происходит перемешивание компонентов с получением экструдата в виде стренга. Стренг охлаждается в водяной ванне и гранулируется.

II этап. Полученные гранулы высушиваются до остаточной влажности не более 0,5 %. Из полученных гранул на литьевой машине Babyplast 6/10VP получены образцы в виде двухсторонних лопаток согласно ГОСТ 33693-2015 (параметры литьевого формования: температура пластикатора - 295°С; температура пресс-формы - 30°С; температура инжекционного цилиндра - 295°С; усилие смыкания полуформ - 50 кН; давление впрыска - 56 МПа; скорость впрыска составляла 12,9 мл/с).

Предел прочности при растяжении и относительное удлинение определяют по ГОСТ 11262-2017, модуль упругости при растяжении по ГОСТ 9550-81. Значения водопоглощения образцов определяют по ГОСТ 4650-2014 (метод А, выдержка в воде в течение 24 ч), плотность полимерной композиции по ГОСТ 15139-69.

Дозировка молотого углеродного волокна менее 1% не увеличивает упруго-прочностные характеристики, а ввод более 10% увеличивает себестоимость композиции.

Малеиновый ангидрид в дозировке 0,5-1,0% обеспечивает реакционную способность между стеклонаполненным полиамидом 6.6 марки ZX-066 GF30G и молотым углеродным волокном.

Технология изготовления изделий из предложенных полиамидных композиций не требует специфического технологического оборудования. Композиции могут быть изготовлены методами экструзионного и литьевого формования.

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет повысить значения упруго-прочностных характеристик полиамидной композиции для производства изделий машиностроительного назначения, увеличить прочность и модуль упругости при растяжении, а также в упрощении ее изготовления.

Таблица 1 Компоненты Составы полимерных композиций, % по массе 1 2 3 4 5 Прототип Стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G 98,5 96,5 94,5 89,5 89 - Молотое углеродное волокно 1 3 5 10 10 - Малеиновый ангидрид 0,5 0,5 0,5 0,5 1 - Полиамид 6.6 - - - - - 95 Углеродное волокно - - - - - 5 Физико-механические свойства Предел прочности при растяжении, МПа 81,2 82,6 87,1 89,9 90,3 80,3 Модуль упругости при растяжении, МПа 3700 3950 4100 4250 4150 3164,1 Относительное удлинение, % 4,2 4,9 5,4 6,1 5,9 5,3 Водопоглощение за сутки, % 1,68 1,70 1,71 1,73 1,71 - Плотность, кг/м³ 1,311 1,366 1,373 1,387 1,389 -

Изобретение относится к новым материалам, а именно к производству деталей машиностроительного назначения, например подшипников скольжения, направляющих втулок, изделий для тормозной системы. Полиамидная композиция для производства изделий машиностроительного назначения, состоящая из компонентов, мас.%: молотое углеродное волокно 1-10, малеиновый ангидрид 0,5-1,0, стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G - остальное. Технический результат заключается в улучшении упруго-прочностных характеристик полиамидной композиции, а именно в увеличении прочности и модуля упругости при растяжении, а также в упрощении ее изготовления. 1 табл., 5 пр.

Полиамидная композиция для производства изделий машиностроительного назначения, включающая полиамид 6.6 и углеродное волокно, отличающаяся тем, что в качестве полиамида 6.6 используют стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G, в качестве углеродного волокна используют молотое углеродное волокно с длиной 0,1 мм и диаметром 6-9 мкм, а также дополнительно содержит малеиновый ангидрид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

молотое углеродное волокно 1-10 малеиновый ангидрид 0,5-1,0 стеклонаполненный полиамид 6.6 марки ZX-066 GF30G остальное