Композиция уплотнительного материала Советский патент 1986 года по МПК C08J5/16 C08J5/06 

Изобретение относится к составам на основе полимеров и модифицированных наполнителей и може быть исполь- ;зовано для получения уплоткительных материалов антифрикционного назначе- ния, работающих в сухих газах.

Известна композиция уплотнительно- го материала, включающая 100 мае.ч, поликарбоната, 90 мае.ч. порошка гра- фита и 5 мае. ч. углеродного волокна, обработанного поликарбонатом ij

Однако композиция имеет низкую износостойкость и высокий коэффициент трения в сухих газовых средах.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является композиция уплотнит ел ьного материала,включа1ощая 100 мае.ч. термопласта, выбранного из ряда полиацеталь, политетрафторэтилен, полиэтилен, ароматический полиамид, и 11,1-42,9 мае.ч. углеродного волокна, обработанного соедине ниями хрома, например, хлоридом хро- на. илк комплексом хрома с амидом или, эфиром полиакриловой или полиметакри- ловой кислот. Процентное содержа ше от массы углеродного волокна хлорида хрома составляет 0,1-2 2j .

известная композиция имеет лучшие антифрикционжш свойства, однако ее износостойкость при температурах ниже , т.е. при температурах

работы большинства компрессоров с сухим газом недостаточно высока.

Целью изобретения является повьше- ние антифрикционных свойств компози- ции в сзгхих газах при температурах ниже 120° С. , .

Поставленная цель достигаетс я тем, что композиция уплотнительного материала для деталей, работаюнщх в режиме сухого трения, включающая термопласт, выбранный из группы, содержа- щей политетрафторэтилен, полиэтилен, поливинилацеталь и ароматический полиамид, и углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, дополнительно содержит низкомодульное углеродное волокно, обработанное смесью тетра- .борнокислого йатра и диаммонийфосфа- та в соотношении (3:7)-(7:3) щ)и 800- 1600 С в атмосфере азота или метана, и высокомодульное фторированное гра- фитированное волокно, при следукнцем соотношении компонентов в композиции, мае.ч.:

Термопласт, выбранный из указанной группы 100 Углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома:2-}0

Ни:зкомодульное углеродное волокно, обработанное смесью тетра- борнокиелого натра и диаммонийфосфата 2-70 Высокомодульное фторированное графитирован- Ное волокно1-30

Углеродное волокно, обработанное

хлоридом хрома, содержит 0,5-6,5%

хрома от массы волокна.

Высокомодульное фторированное графитированное волокно содержит 5-15% фтора от массы волокна.

Углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, обеспечивает низкий износ при случайном повышении температуры в зоне контакта вьш1е 120 С. В качестве исходного углеродного волокна используют волокна, полученные из полиакрилонитрила, гидратцеллкшо- зы или нефтяного пека и термообрабо- .танные при 400-2500 С в инертной атмосфере или метане и имеющие плотность порядка 1350-1950 кг/м , модуль упругости при растяжении 10- 600 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,3-6%,-диаметр 4-15 мкм, содержание углерода 60-100%.

Низкомодульное углеродистое , локно, обработанное тетраборнокисльм натром и диаммонийфосфатом при 800-1600 С в атмосфере азота или метана, обеспечивает высокую износе- . стойкость при температурах ниже . В качестве исходного углеродистого волокна используют волокна, полученные из гидратцеллюлозы, полиакрилонитрила, нефтяного пека и термообра ботанные при 800-1600°С в.инерт- ной атмосфере или метане и имеюш 1е плотность порядка 1450-1800 кг/м , модуль упругости при растяжении 6- , 80 ГПа, прочность при разрьше 0,2-. 1,5 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,6-4,5%, диаметр - 4- 20 мкм, содержание углерода 60-95%.

Высокомодульное фторированное графитированное волокно обеспечивает , низкий коэффициент трения при температурах ниже . В качестве исхсяного графитированного волокна испсльзуют волокна, полученные из

312

полиакрилонитдила или гидратцеллюло- эы и термообработанные при 1800- в инертной атмосфере и имеющие плотность порядка 1600-1900 кг/м модуль упругости при растяжении 180- 600 ГПа, прочность при разрыве 1,5-5 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,4 - 2%, диаметр 4 - .10 мкм, содержание углерода 98- 100%,

В качестве термопласта используют полимеры, выбранные из ряда политетрафторэтилен, полиэтилен (низкого или высокого давления), поливинилацетали (поливинипацетат, поливинилформаль, поливинштэтилаль, поливинилбутираль), ароматический полиамид (в виде продукта поликонденсации те рефталевой или изофталевой кислот или их смеси и фенилендиамина).

Обработанные хлоридом хрома угле- родные волокна получают следуюпщм образом.

Исходные углеродные волокна обра- батьшают в течение 30-50 мин 30- 70%-ной азотной кислотой при 20-100 С с последующей нейтрализацией 5-15%- ным раствором едкого натра или углекислого натра с последующей промывкой холодной и горячей водой. Затем обрабатьшают их 0,1-1%-ным водным или спиртовым раствором хлорида хрома. Далее проводят сушку при 80-90 С, Пропиток проводят столько, чтобы на углеродном волокне содержалось 0,5- 6,5 % хрома от массы волокна. Обрабо- танное волокно имеет те же св.ойства, что и исходное углеродное волокно.

Низкомодульное углеродистое волокно обезжиривают 5-10%-ным водным раствором тринатрийфосфата, промьгоа- ют ..горячей водой.и затем обрабатывают 1-10%-ным водным раствором смеси тетраборнокислого натра и диаммоний- фосфата, взятых в соотношении (3:7)- (7:3). После сушки при 100-.150 С обработанные волокна термообрабаты34 - , 4

вают при ЗОО-ТбОО С в метане или азоте. Количество повторных циклов пропитки и термообработки 1-5. Термо- обработанные углеродистые волокна имеют следуюпще свойства: модуль упругости при растяжении 10-90 ГПа прочность при разрыве 0,25-1,6 ГПа.

Высокомодульные графитированные при 1800-2500 С волокна на основе полиакрилонитрола подвергают фторированию до содержания 5-15% фтора на волокне. Фторированные волокна имеют следующие свойства: модуль упругости при растяжении 150-450 ГПа прочность при разрыве 1,0-4 ГПа.

Пример. 100 мае.ч. порошка политетрафторэтилена смешивают 10 ми с рубленными углеродными волокнами длиной 50-500 мкм в лопастном смесителе при 10°С, добавляют 6 мае.ч. углеродного волокна, обработанного хлоридом хрома, 30 мае .ч. низкомодулного углеродистого волокна, обработанного смесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата при 800- в атмосфере азота и 14 мае.ч. высокомодульного фторированного гра:- фитированного волокна.

Композицию дополнительно дробят на дисмембраторе при производительности 10 кг/ч, скорости 20000 об/мин и числе циклов, равном двум. Получен .ную композицию перерабатывают в изделие уплотнительного материала по известной технологии переработки наполненных фторопластов.

Антифрикционные свойства композиций на основе поливинилацетата (ИВА) и углеродных волокон (УВ) при и трении в сухом азоте по стали 30X13 (HRC 45-50, ,2-0,25 мкм) при нормальной нагрузке 100 Н, скорости скольжения 1,0 м/с, на участке пути трения 2:20 км даны в табл. 1.

Таблица 1

Углеродное волокно, обработанное хлоридом xpOMk (УВ 1)

Низкомодульное углеродистое волокно, обрабо Е нное смесью тетраборнокислого натра и ди- аммонийфойфата в соотношении 5:5 при в атмосфере метана (УВ 2)

Высокомодульное фторированное (10 мас.% фтора на волокне)

графитированное волокно (УВ 3)

ПВА УВ 1 УВ-2 УБ З ПВА УВ 1 УВ 2 УВ 3

Примечани.е. Количество

волокна.

Поливинилацетат

(ПВА)0,8 0,23

Политетрафторэтилен0,62 0,18

Продолжение табл.1

1,0

0,26

0,8

0,23

0,65

0,20

хрома на УВ 1.составляет 1% от массы

100 мае.ч. политетрафторэтилена, , 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. УВ 2 и 14 мае.ч. УВ 3, в зависимости от соотношения тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата.

аблицаЗ

Антифрикционные свойства композиции, включакщей 100 мае.ч. политетрафторэтилена, 6 мае.ч. УВ 1,30 мае.ч. Коэффнци- УВ 2 и 14 мае.ч. УВ 3, в завиеимоети от еодержания хрома на УВ 1 даны в табл. 5.

ТаблицаЗ

Антифрикционные еврйетва компози20

дни, включающей 100 мае.ч. политет- рафторэтилена, 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. низкамодульного углеродистого волокна, обработанного емееью

тетраборнокиелого натра и диаммоний-

фоефата в еоотношении 5;5 (УВ 2) и 14 мае.ч. УВ 3, в завиеимоети от .температуры те рмообработки УВ 2 указаны в табл. 4.

В таблице б приведены антифрикционные свойства КОМПОЗИ1ЩИ, включающей 100 мае.ч. политетрафторзти- Т а б л и ц а 4 ад лена, 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. УВ 2 ------ и 14 мае.ч высокомодульного фторированного графитированного волокна (УВ 3), в зависимости от еодержания фтора на УВ 3.

5 - 0,62

0,17

Как видно из таблиц 1 - б,пред лагаемая композиция по сравнению е извеетной обладает повышенными ан- ., тифрикционными свойствами в сухих газах при температурах ниже 120 С.

ВДШт Заказ 3353/20 Тираж 470

Проиэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектиал, 4

20

35

Та б л и ц а: б0,62

0,17

Подписное