Антифрикционная полимерная композиция и способ ее получения Советский патент 1990 года по МПК C08J5/16 C08L77/00 C08K13/04 C08K13/04 C08K3/22 C08K7/04 

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся композициям на основе полиамидов, а также к способам их получения и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения,авиа- и судостроения, для изготовления вкладышей подшипников скольжения, скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки в воздушной и водной средах.

Целью изобретения является улучшение антифрикционных свойств и увеличение износостойкости, преимущественно в воде.

Предлагаемую композицию получают следующим образом.

Высокоплавкий полиамид (полигекса- метиленадипинамид - ПА-66) смешивают при 15-32 0 в течение 10-30 мин с поливиниловым спиртом (ПС) и 90% от общего количества окиси алюминия. ПоJO

15

20

лученную сырьевую смесь пластицируют при 257-285°С и экструдируют. Давление в экотрудере 35-60 МПа. Частота вращения шнека при шаге нарезки 0,7-D (где D - диаметр шнека) 30 - 80 об/мин. Расплав сырьевой смеси пропускают под давлением экструзии через охлаждаемую экструзионную головку, длина формующей части которой соотносится с ее диаметром как 150... 200/1, (Скорость движения экструдата 10-50 м/мин). Полученный на выходе из головки отвержденный пруток диаметром 6-10 мм (зависит от диаметра формующего канала) охлаждают при пропускании через масляную ванну с температурой масла 7-12°С и измельчают на гранулы длиной 3-10 мм. Получают композицию А.

Низкоплавкий полиамид (полидоде- канамид - ПА-12) смешивают при 15- 32°С в течение 10-30 мин с графитиро- ванными волокнами (ГВ) длиной 5-50 мм. Подготовленную смесь пластицируют при 25 180-200°С и экструдируют через охлаждаемую удлиненную экструзионную го- тшвку. Давление экструзии 35-60 МПа. Охлажденный в масляной ванне до 7- 12°С экструдат измельчают на гранулы длиной 3-10 мм. Получают композицию В

Несовместимый полимер политетрафторэтилен (ПТФЭ) смешивают при 15 - 32°С в течение 10-20 мин с 3% от общего количества окиси алюминия. Другой несовместимый полимер - высокомолекулярный полиэтилен низкого давления (ВМПЭНД) смешивают с 7% от общего количества окиси алюминия. Из по30

35

Образцы из полученной аигиФрик- ционной полимерной композиции получают методом литья под давлением

Составы полимерной композиции и t° свойства даны в табл. 1 и 2. Формула изобретения

14 Антифрикционная полимерная композиция, включающая смесь полиамидог„ высокомолекулярный полиэтилен низкого давления и политетрафторэтилен, о т - тичаюцаяся тем, что, с цель г -чтения антифрикционных свойств и увеличения износостойкости, преимущественно в воде, композиция содержит в качестве полиамидов полигексамети- ленадипинамид и полидодеканамид и дополнительно графитированное волокно, смесь алюминия и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Графитированное волокно 10,0-17,5 Окись алюминия10,0-17,5

Полидодеканамид5,0-12,5

Высокомолекулярный полиэтилен низкого давления2,0-6,0

Поливиниловый спирт2,0-4,0

ПолитетрафторэтиленОс5-2,О

Полигексаметиленади- пинамидОстальное

2. Способ получения антифрикционной полимерной композиции на основе смеси полиамидов, включающий сухое перемешивание компонентов, пластифика цию, смешение в расплаве и гранулирование, отличающийся тем, что, с целью улучшения антифрикционных свойств и увеличения износостойкости, преимущественно в воде, пред-

лученных смесей раздельно приготавли- 40 варительно перемешивают полигексамеO

5

0

5

0

5

Образцы из полученной аигиФрик- ционной полимерной композиции получают методом литья под давлением

Составы полимерной композиции и t° свойства даны в табл. 1 и 2. Формула изобретения

14 Антифрикционная полимерная композиция, включающая смесь полиамидог„ высокомолекулярный полиэтилен низкого давления и политетрафторэтилен, о т - тичаюцаяся тем, что, с целью г -чтения антифрикционных свойств и увеличения износостойкости, преимущественно в воде, композиция содержит в качестве полиамидов полигексамети- ленадипинамид и полидодеканамид и дополнительно графитированное волокно, смесь алюминия и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Графитированное волокно 10,0-17,5 Окись алюминия10,0-17,5

Полидодеканамид5,0-12,5

Высокомолекулярный полиэтилен низкого давления2,0-6,0

Поливиниловый спирт2,0-4,0

ПолитетрафторэтиленОс5-2,О

Полигексаметиленади- пинамидОстальное

2. Способ получения антифрикционной полимерной композиции на основе смеси полиамидов, включающий сухое перемешивание компонентов, пластификацию, смешение в расплаве и гранулирование, отличающийся тем, что, с целью улучшения антифрикционных свойств и увеличения износостойкости, преимущественно в воде, пред-

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся композициям на основе полиамидов, а также способам их получения и может быть использовано в машиностроении. Изобретение позволяет улучшить антифрикционные свойства, износостойкость, преимущественно в воде, за счет того, что композиция на основе смеси полиамидов высокомолекулярного полиэтилена низкого давления (2,0-6,0 мас.%) и политетрафторэтилена (0,5-2,0 мас.%) дополнительно содержит графитированное волокно (10,0-17,5 мас.%), окись алюминия (10,0-17,5 мас.%) и поливиниловый спирт (2,0-4,0 мас.%), а в качестве полиамидов используют полигексаметиленадипинамид (остальное) и полидодеканамид (5,0-12,5 мас.%). Способ приготовления композиции заключается в соединении при сухом перемешивании полигексаметиленадипинамида с поливиниловым спиртом и частью окиси алюминия, а полидодеканамид - с графитированным волокном. Полученные смеси раздельно пластицируют, экструдируют и гранулируют. Политетрафторэтилен и высокомолекулярный полиэтилен низкого давления по отдельности соединяют с оставшимся количеством окиси алюминия. Из полученных смесей раздельно приготавливают нити диаметром 0,1-0,5 мм, из которых получают волокна диаметром 0,05-0,10 мм и измельчают их до длины 3-10 мм, 2 табл.

вают нити при давлении 30-35 МПа диаметром 0,1-0,5 мм, которые затем подвергают термообработке при температурах соответственно 370+5 и 210+5°С, после чего из полученных нитей методов гидростатической экструзии получают волокна диаметром 0,05-0,1 мм и измельчают их до длины 3-10 мм. Получают композиции С и D. I5

Полученные композиции А,В,С и D соединяют при сухом перемешивании, затем пластицируют при 257-285 С, смешивают в расплаве и гранулируют. Композиция может быть переработана в 5 изделия всеми известными методами для переработки термопластов.

тиленади пинамид с поливиниловым спиртом и частью окиси алюминия, а полидодеканамид - с графитированным волокном, полученные смеси А и В раздельно пластицируют, экструдируют и гранулируют, политетрафторэтилен и высокомолекулярный полиэтилен низкого давления по отдепьности соединяют с оставшимся количеством окиси алюминия, из полученных смесей С и D раздельно приготавливают нити диаметром 0,1-0,5 мм, из которых получают волокна диаметром 0,05-0,1 мм и измельчают их до длины 3-10 мм, причем добавление окиси алюминия к указанным смесям A-D осуществляют пропорционально массе компонентов, с которыми ее смешивают.

Состав композиции,

мас.%: .

графитированное волокно окись алюминия полидодеканамид ПА-12

высокомолекулярный полиэтилен низкого давления

поливиниловый

спирт

политетрафторэтилен

полигексаметилен

адипинамин

поликапроамид

ПА-6

стеклонаполненны

полиамид Коэффициент трения:

воздух

вода

Интенсивность изнашвания композиции, мкм/км:

воздух

вода

Интенсивность изнашвания контртела, мкг/км:

воздух

вода

Предел прочности, МПа:

при сжатии

при изгибе

10,0 13,75 Г/,5 7,0 20,0 13,75 - 13,75 10,0 13,75 17,5 7,0 20,0 - 13,75 13,75

13,75

13,75

13,75 13,75

5,0 8,75 12,5 3,0 15,0 8,75 8,75 8,75 12,5 8,75 12,5 12,5

,1

2,0 4,0 6,0 1,5 8,04,0 -4,0 -4,02,0 3,0 4,0 1,5 5,0- 3,0- 3,03,00,5 1,25 2,0 0,3 3,01,25 -1,25 -1,25-- 1,1

70,5 55,5 40,5 79,7 29,072,25 74,558,5 84,569,2373,7587,5 ------------15

- - - ДО Q

--« Ол9О

0,20 0,18 0,16 0,23 0,15 0,27 0,28 0,26 0,28 0,26 0,30 0,28 О, 0,060 0,051 0,050 0,066 0,053 0,14 0,13 0,127 0,16 0,122 0,17 0,17 О,

26 13

4,0 3,0 1,25

8,75 55,5

0,23 0,12

Ц1

оо

чЈ

w

NJ

287 232 271 304 244 312 542 453 504 471 450 492 367 3,0 2,0 2,1; 3,0 7,0 29,0 25,0 21 38 23 34 39 21

394 19

52475161 48641126698 7175 10276

4,53,02,06,0 5,5 7,08,57,013,0 8,0 9,0 12,0 7,5

98,797,495,9100,4 91,897,399,897,9101,9 98,8101,7 102,198,4

63,262,862,959,1 61,764,159,263,653,4 62,753,2 53,359,7

74 7,5

94,9 52,1

ПА-66, ПС и часть А1а(Ъ соединяют при сухом перемешивании s пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

ПТФЭ и часть А1 0эсоеди- нягат при сухом перемешивании , из полученной смеси приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (d & 0,075 мм; lfl 3-10 мм) ВМПЭНД и оставшуюся часть А1а03 соединяют при сухом перемешивании, из полученной -смеси приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (d B 0,075 мм; 1В 3-10 мм) ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

Изготавливают композицию по примеру 2, но при этом из смесей ПТФЭ с и ВМПЭНД с А1а03 приготавливают волокна диаметром de 0905 мм Изготавливают композицию по примеру 2, но при этом из смесей ПТФЭ с и ВМПЭНД с А1г03 приготавливают волокна диаметром мм

da 0S1

0,18 0, 232 2,0 47 3,0 97,4 62,8

0,18 0,054 240 2,5 53 4,0 98,2 63,4

0,19 0,054 251 3,0 54 5,0 96,3- 62,7

Контрольные

Таблица 2

0 Изготавливают композицию по примеру 2, но при этом из смесей ПТФЭ с А1г03 и ВМПЭНД с Л1403 приготавливают волокна диаметром dй 0,14 мм

Изготавливают композицию по примеру 2, но при этом из смесей ПТФЭ с Л120з и ВМПЭНД с приготавливают волокна длиной 1В 10-20 мм

9Изготавливают композицию по примеру 2, но при этом из смесей ПТФЭ с Al20j и ВМПЭНД с Л120Э приготавли вают нити диаметром dH 1 мм

0ПА-66, ПС и часть А1703 соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют ПТФЭ и оставшуюся часть А1г03 соединяют при сухом перемешивании, из полученной смеси приготавливают нити,из которых получают волокна и измельчают их (dв 0,075 мм,

16 3-10. мм) Из ВМПЭНД приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (dB 0,075 мм, 1е 3 - 10 мм)

ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

0,20 0,058 274 4,0 60 7,0 92,8 58,1

0,20 0,059 293 3,5 58 5,0 97,3 61,4

0,21 0,063 301 4,0 60 5,0 96,9 60,9

0,22 0,065 312 4,5 63 4,5 96,7 60,8

0,23 0,067 295 4,0 59 5,0 97,3 62,8

21 ПА-66, ПС и часть А1г03 соединяют при сухом перемешивании, пластициру- ют, смешивают в расплаве и гранулируют Из ПТФЭ приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (djj - 0,075 мм, 1В 3-10 мм)

ВМПЭНД и оставшуюся часть Al-j03 соединяют при сухом перемешивании9 из полученной смеси приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (,075 мм, 1 & -3-10 мм) ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции со- единяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

22ПА-66, ПС, А1г03и11ТФЭ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

Из ВМПЭНД приготавливают нити, из которых получают волокна и измельчают их (d в 0,075 мм, н - 3-10 мм)

ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании,пластицируют , смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции соединяют при сухом перемешивании, пластицируют., смешивают в расплаве и гранулируют

23ПА-66, ПС, А1 03иВМПЭНД соединяют при сухом пере0,22 L 066 302 4,0 63 5,5 97,5 62,7

0,24

0,072 328 4,5 61 5,0

97,6

62,1

0,25 0,074 340

5,0

65

5,0 97,5 62,0

0,072 328 4,5 61 5,0

97,6

62,1

5,0

65

5,0 97,5 62,0

13

Т-в

мешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

Из ПТФЭ приготавливают нити,из которых получают волокна и измельчают их (de 0,075 мм, 3-10 мм) ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании,пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

4 ПА-66, ПС, Л1г03,ВМПЭНЛ и ПТФЭ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют ПА-12 и ГВ соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют Полученные композиции соединяют при сухом перемешивании, пластицируют, смешивают в расплаве и гранулируют

5 Приготавливают композицию при сухом перемешивании всех компонентов, их пластикацией при нагреве,смешением в расплаве и грануляцией

1558932

14 Продолжение табл. 2

0,25 0,076 377 7

71

7,5 94,3 60,-;

0,28 0,089 408 10 79 8,0 91,7 59,3