Антифрикционная самосмазывающаяся композиция Советский патент 1992 года по МПК C10M141/10 C10M141/10 C10M107/30 C10M125/10 C10M129/08 C10M129/40 C10M129/70 C10M137/04 C10M147/02 C10N30/06 

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся i композициям на основе эпоксидных смол и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения, авиа- и судостроения, в частности для изготовления вкладышей подшипников скольжения, скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки в воздушной среде.

Известна антифрикционная композиция .содержащая о качестве связующего материала эпоксидную смолу, наполнитель и жидкую смазку.

Недостатками данной антифрикционной самосмазывающейся композиции являются необходимость длительной приработки; низкая стабильность антифрикционных и противоизносных свойств;

узкий интервал внешних условий, в которых композиция реализует высокие антифрикционные и лротивоизносные свойства.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция,содержащая политетрафторэтилен, закись меди (Си20) в следующем соотношении компонентов, мас.%:

(Политетрафторэтилен 60 Закись меди 40

Известна композиция для узлов трения, содержащая глицерин, формальдегид, глицерат сернокислой меди, кислый сернокислый калий, гидрохинон, хлористый алюминий и эпоксидную смолу.

Недостатками данной смазочной композиции для узлов трения являются:

317;4 ЛО |

композиция поедставляет собой жидкое

вещество; может применяться только в качестве смазки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является анти-. фрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол, содержащая эпоксидную смолу, политетрафторэтилен 40-50 мас.%.

Недостатком данной композиции является высокий коэффициент трения при работе без смазки.

Цель изобретения - повышение антифрикционных свойств и износостойкости композиции.

Указанная цель достигается тем, что композиция содержит эпоксидную смолу , политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты и трифенилфосфин при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Политетрафторэтилен 1-3 Закись меди16-21

Глицерин9 11

Абиетиновая кислота 16-20 Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты 0,2-0,5 Трифенилфосфин 0,05-0,1 Эпоксидная смола Остальное Предлагаемая антифрикционная самосмазывающаяся композиция была получена по следующей технологии:

В сушильном шкафу при температуре 60-80°С необходимо провести сушку по- .рошков закиси меди и политетрафторэтилена до содержания в них влаги

10

0,5 15

8 14

0,1

0,01

62,39

15

Пример 1. Содержание компонентов, взятых для примера t для антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, масД: Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты Трифенилфосфин Эпоксидная смола

Полученная таким образом композиция имеет высокий коэффициент трения (0,1...О,15) и длительный период приработки (от 50 до 65 мин). Интенсивность изнашивания составляет (1-2)х 20 10, предел прочности материала 81 МПа0

П р и м е р 2. Содержание компонентов взяли в следующем соотношении, масД:

Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты Трифенилфосфин Эпоксидная смола Коэффициент трения данной композиции ниже, чем в примере 1 и составляет 35 0,08-0,09. Длительность (приработки . снизилась до 30-45 мин. Интенсивность изнашивания составляет (1,1-1 , что ниже, чем в примере 1. Предел прочности почти без изменения

25

30

Т 16

9 16

0,2

0,05 48,75

0,25 %. После этого порошок смешивает- 0 (go МПа). Комплекс свойств композиции ся. Абиетиновую кислоту и трифемилфос- можно оценить как удовлетворяющий экс- фин растворяют в этиловом спирте (при плуатационным требованиям, соотношении сухой и жидкой фазы приб- ПримерЗ. -Компоненты для лизительно 20:1) до полного растворе- примера 3 взяты в следующем соотноше45 нии, мас.%:

ния при небольшом подогреве (40°С).

К полученной смеси порошков закиси меди и политетрафторэтилена добавить сложный эфир .пентаэритрита ипальми-i типовой кислоты,эпоксидную смолу иот- вердитель (при .соотношении смолы и отвердителя 5:1). Смесь перемешать и добавить р аствор абиетиновой кислоты и трифенилфосфина в этиловом спирте. Полученную комлози-цию тщательно перемешивают, затем отверждают в форме в течение 24 часов при температуре Л8 - 25°С с последующим старением композиции в течение 100 ч.

50

Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин Абиетиновая кислота

2

18 10 18

55

Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты0,3

Трифенилфосфино,08

Эпоксидная смола 51,62 Коэффициент трения композиции 0,04- 0,05, что ниже, чем в предыдущих примерах. Длительность приработки снизилась еще до 9-12 мин. Интенсивность

0,5 15

8 14

0,1

0,01

62,39

5

Пример 1. Содержание компонентов, взятых для примера t для антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, масД: Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты Трифенилфосфин Эпоксидная смола

Полученная таким образом композиция имеет высокий коэффициент трения (0,1...О,15) и длительный период приработки (от 50 до 65 мин). Интенсивность изнашивания составляет (1-2)х 10, предел прочности материала 81 МПа0

П р и м е р 2. Содержание компонентов взяли в следующем соотношении, масД:

Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты Трифенилфосфин Эпоксидная смола Коэффициент трения данной композиции ниже, чем в примере 1 и составляет 5 0,08-0,09. Длительность (приработки . снизилась до 30-45 мин. Интенсивность изнашивания составляет (1,1-1 , что ниже, чем в примере 1. Предел прочности почти без изменения

5

0

Т 16

9 16

0,2

0,05 48,75

0 (go МПа). Комплекс свойств композиции можно оценить как удовлетворяющий экс- плуатационным требованиям, ПримерЗ. -Компоненты для примера 3 взяты в следующем соотноше0

Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин Абиетиновая кислота

2

18 10 18

5

Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты0,3

Трифенилфосфино,08

Эпоксидная смола 51,62 Коэффициент трения композиции 0,04- 0,05, что ниже, чем в предыдущих примерах. Длительность приработки снизилась еще до 9-12 мин. Интенсивность

5W104

изнашивания (1,2-1,3)x . Предел проч- г ности на сжатие 71 Mfla. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

П р и м е р А. Технология получения композиции прежняя. Компоненты взяты Ј следующем соотношении, масД:

Политетрафторэтилен 3 Закись меди21

Глицеринf t ю

Абиетиновая кислота 20 Сложный эфир лента- эритрита и пальмитиновой кислоты 0,5 Трифе нилфосфин 0,1 15 Эпоксидная смола А.,4 Коэффициент трения композиции 0,03 0,05. Длительность приработки 10 - 13 мин.Интенсивность изнашивания (1,0-1,x10 Предел прочности на ежа- Ю тие 63 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие. Прочностные показатели понизились.

П р и м е р 5. Технология получения компонентов та же. Компоненты взяты в 25 следующем соотношении, мас.%:

Политетрафторэтилен Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пента- эритрита и пальмитиновой кислоты Трифенилфосфи н

4 22 12 22

0,6

0,2 39,2

30

изготавливалась прессованием и спеаа- нием при температуре 370-ЗВОвС). Об- - разцы получали методом механической обработки. Шероховатость поверхности

RCJ 1 ,25 МКМ.

Испытания проводились в воздушной среде на машине трения по схеме вал - частичный вкладыш при скорости скольжения V 0,15 м/скудельном давлении 1,13 МПа. Контртело изготавливалось из стали 45 с шероховатостью Rа - 0,63 мкм (закалка до твердости 37 HRC). Линейный износ определялся базовыми.точками на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Дополнительно проводились испытания по определению прочности композиции при сжатии.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Из приведенных данных следует, что предлагаемая композиция (примеры 2-Ц) имеет коэффициент трения в раза, а износ - в 10 раз меньше, чем у прототипа при удовлетворительной прочности на .сжатие. Время приработки также ниже, чем у прототипа. Величина снижения коэффициента трения по сравнению с аналогом составляет 1,4-2 раза, а износ - приблизительно в 10 раз при существенно большей прочности на сжатие. Изменение предлагаемого соотношения компонентов либо не обесЭпоксидная смола

Коэффициент трения композиции 0,08- 35 печивает получение положительного эффекта (пример П, либо приводит к редкому снижению механической прочности композиции (пример 5)«

Сопоставительный анализ табличных данных, приведенных в примерах 1 - Ь, показывает, что оптимальное соотношение компонентов соответствует предлагаемому. Значения компонентов, взятых ниже нижнего предела, не обеспечива- 45 ют положительного эффекта, а их превышение не влечет за собой существенно0,09. Длительность триработки 1,5 -. 3 мин. Интенсивность изнашивания (1,0- 1,. Предел прочности на сжатие 15 МПа. Эксплуатационные свойства композиции более низкие, чем в примерах 2-4. Прочностные показатели неудовлетворительные .

Таблицы примеров составов и данные испытаний, а также условия и режимы испытаний могут быть представлены в следующем виде (табл. 1 и 2).

40

го улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции. Нижний

Были

го улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции. Нижний

проведены также испытания композиции, содержащей политетрафторэти- лен 60 % и закись меди 10 мае. (при- ° предел содержания сложного эфира пен- ), а также композиции, содержащей таэритрита и пальмитиновой .кислоты, эпоксидную смолу 50 мас.% и политетрафторэтилен 50 мае.% (пример 7).

Цель испытаний - определение коэффициента трения, интенсивности изна- , шивания и времени приработки. Материалы получали методом холодного отверждения в форме (известная композиция трифенилфосфина и политетрафторэтилена объясняется условием достаточности этих веществ для образования гранич- 55 ных слоев и слоев металлоорганических соединений на поверхности сервовитной пленки. Соотношение между сложным эфиром пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфином и политетраг

5 Ю

5

0

изготавливалась прессованием и спеаа- нием при температуре 370-ЗВОвС). Об- - разцы получали методом механической обработки. Шероховатость поверхности

RCJ 1 ,25 МКМ.

Испытания проводились в воздушной среде на машине трения по схеме вал - частичный вкладыш при скорости скольжения V 0,15 м/скудельном давлении 1,13 МПа. Контртело изготавливалось из стали 45 с шероховатостью Rа - 0,63 мкм (закалка до твердости 37 HRC). Линейный износ определялся базовыми.точками на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Дополнительно проводились испытания по определению прочности композиции при сжатии.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Из приведенных данных следует, что предлагаемая композиция (примеры 2-Ц) имеет коэффициент трения в раза, а износ - в 10 раз меньше, чем у прототипа при удовлетворительной прочности на .сжатие. Время приработки также ниже, чем у прототипа. Величина снижения коэффициента трения по сравнению с аналогом составляет 1,4-2 раза, а износ - приблизительно в 10 раз при существенно большей прочности на сжатие. Изменение предлагаемого соотношения компонентов либо не обес45

40

го улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции. Нижний

предел содержания сложного эфира пен- таэритрита и пальмитиновой .кислоты,

предел содержания сложного эфира пен- таэритрита и пальмитиновой .кислоты,

трифенилфосфина и политетрафторэтилена объясняется условием достаточности этих веществ для образования гранич- ных слоев и слоев металлоорганических соединений на поверхности сервовитной пленки. Соотношение между сложным эфиром пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфином и политетрафторэтиленом в свою очередь обусловлено синергизмом действия этих добавок „

Предлагаемая композиция даст возможность за счет понижения коэффициента трения создать менее энергоемких и материалоемких узлов трения. Межремонтный цикл узлов трения, оснащенных материалами из предлагаемой композиции, увеличивается в 10-20 раз no- сравнению с другими узлами- трения, сделанными из существующих композиционных материалов на основе эпоксидных смол,за счет повышения износостойкости. В 3 раза снижается время приработки фрикционного сопряжения.

Таким образом, использование предлагаемой композиции в народном хозяйстве позволяет получить экономию материалов и производственных ресурсов почти в 2 раза.

Формула изобрет.е ж,и я Антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая эпоксидную смо- |.лу и политетрафторэтилен, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что, с: целью повышения антифрикционных свойств и износостойкости, композиция дополнительно содержит закись меди,. глицерин, 0 абиетиновую кислоту, сложный эфир пен- таэритрита и пальмитиновой кислоты и трифенилфосфин при следующем соотношении компонентов, мае.: Политетрафторэтилен 3 Закись меди Глицерин

Абиетиновая кислота Сложный эфир пентаэрит- рита и пальмитиновой кислоты

Трифенилфосфин Эпоксидная смола Таблица 1

1-3 16-21

9-11 1Ь-20

0,2-0,5 0,05-0,1 Остальное

Использование: для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Сущность изобретения: композиция содержит, %: политетрафторэтилен 1-3; закись меди 1б- 21; глицерин 9-11, абиетиновая кислота 16-20; сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты 0,2-0,5; трифенилфосфин 0,05-0,1 и эпоксидная смола - остальное. 2 табл.

Состав компонентов

Содержание компонентов,мае,%, По примерам

1

ii:ii:n:i

орэти

р пен- и ой ин

0,5 15 8

14

0,1 0,01

1 16

9 16

0,2

0,0р

2

18

10

18

0,3 0,08

3

21 11

20

0,5

0,1

k

22

12

22

0,6 0,2

62,39 8,75 51,62 W,k 33,2

3

21 11

20

k

22

12

22

0,5

0,1

0,6 0,2

Таблица 2