Полимерная композиция Советский патент 1992 года по МПК C08L77/00 

Изобретение относится к области композиционных материалов на основе термопластичных полимеров и может быть использовано для изготовления изделий конструкционного и антифрикционного назначения в автомобилестроении, тракторостроении и других отраслях машиностроения. В частности полимерная композиция может быть использована для изготовления изделий, длительное время эксплуатируемых при воздействии термоокислительных сред и повышенных температур, вибраций и абразивных частиц, например заборников или фильтров в системе смазки или питания двигателей внутреннего сгорания.

Известна полимерная композиция, включающая поликапроамид и модификатор, содержащий бутадиенстирольный блок-сополимер с содержанием бутадиена 65-70% и дополнительно азодикарбонамид при следующем соотношении компонентов, мае.ч,: поликапроамид 70-97, бутадиенстирольный блок-сополимер 3-30, азодикарбонамид 0.5-3,0.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является композиционный материал на основе пол- икапроамида (75-83,5 мас.%), содержащий полиэтилен низкого давления (8-10 мас.%), смазочное масло (4-6 мас.%), сухие смазки (4-6 мас.%) и функциональную добавку по- лиацеталь (0,5-3 мас.%).

К числу существенных недостатке данного материала относится сравнительно невысокая стойкость к воздействию ударных

XI

%1 W

ю

Ю

нагрузок и вибраций, недостаточная абра- зивостойкость и стойкость к длительному воздействию термоокислительных сред.

Цель изобретения - повышение ударной вязкости, стойкости к воздействию термоокислительных сред и абразиво- стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в полимерной композиции, включающей поликапроамид, полиэтилен низкого давления, смазку и функциональную добавку, согласно изобретению в качестве функциональной добавки используют смесь титанового комплекса, выбранного из группы, включающей соединения следующих химических формул

Ti(OC4Hg)(OCOCi7H35)3 AiaCOi-CsH) x

X (OCOCl7H35)2

Т1(01-СзН7)(ОСОС15Нз1)з2А12(01-СзН7)х x(OCOCi5H3i)

Т1(ОС4Н9ХОСОС17Нз5)з: Ti(Oi-C3H7) x х(ОСОС15Нз1)з

и соединения меди, выбранного из группы, включающей формиат меди, хинолят меди или их смесь, взятая в соотношении 1:1, при соотношении титанатного комплекса и соединения меди 2,5-50:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиэтилен2,5-10

Смазка0,2J5-2,0

Смесь титанатного комплекса и соединения меди0,52-5,1

ПоликапрозмидОстальное

Заявленные в полимерной композиции компоненты, необходимы для реализации синергического эффекта, обуславливающего одновременное увеличение стойкости к воздействию термоокислительных сред, абразива и ударных нагрузок при сохранении высоких прочностных и триботехнических характеристик.

Принципиальный механизм действия введенных добавок заключается в следующем. Одновременное введение титанатного комплекса и соединения меди обуславливает пассивацию активных центров макромолекул поликапроамида и полиэтилена, благодаря образованию координационных связей по следующей схеме

о

и -сБлагодаря этому процессу формируется псевдослитная структура, у которой кристаллизационные процессы затруднены. Вследствие этого происходит аморфизация

полиамида, что заметно увеличивает его стойкость к ударным воздействиям, абрази- востойкость.

Сформировавшиеся связи изменяют энергетическое состояние амидной группы

0 макромолекулы поликапроамида, благодаря чему увеличивается прочность а -метиле- новой связи, которая разрушается в первую очередь при воздействии кислорода воздуха при повышенных температурах. Следст5 вием этого процесса является резкое повышение устойчивости модифицированного поликапроамида к воздействию термоокислительных сред. Образование координационных связей изменяет вяз0 кость расплава поликапроамида, приблл- жая ее к вязкости расплава полиэтилена. Благодаря этому при термомеханическом совмещении этих компонентов в шнековых плавителях обеспечивается хорошее совме5 щение этих термодинамически несовместимых материалов. Таким образам удается достичь высоких показателей ударной вязкости для смеси поликапроамид-полиэти- лен.

0 Составы конкретных композиционных материалов приведены в табл. 1.

Для приготовления композиционных материалов использовали полиамид 6, полиамид 6 стеклонаполненный (ОСТ6-06-095 83), полиэтилен низкого давления ПЭНД (ГОСТ 16338-77), формиат меди (ТЧ6-09- 4262-76), титанатные комплексы, смазочные масла МС-20, индустриальное ПМС-300 (ГОСТ 13032-77), полиамид 6 вторичный

0 (ОСТ 6-05-425-86), сополимер формальдегида с триоксаном СТД (ТУ6-05-1543-73). графит коллоидный марки С-1 (ГОСТ 5420-74). Технологический режим изготовления материалов не отличается от литья под дав5 лением полиамида 6. Гранулы полиамида 6 (первичного, вторичного, стеклонаполнен- ного) смешивают с гранулами полиэтилена (или порошком). После этого в смесь добавляют смазочное масло и смесь перемешива0 ют до однородного состава. Затем в композицию вводят предварительно смешанные медное соединение и титанагный комплекс. Перед приготовлением композиции гранулы полиамида подсушивают при

5 температуре 110-120°С в течение 4-6 ч в слое 10-15 см. Композицию перерабатывают методом литья под давлением на червячном термопласт-автомате (ГОСТ 10767-81). Стандартные образцы для испытаний изго- тавливают на специальной форме за один

цикл отливки. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как следует из представленных данных заявленный композиционный материал не уступает прототипу по исходными физико- механическим и триботехническим характеристикам . По стойкости к воздействию ударных нагрузок, а также по стойкости к воздействию термоокислительных сред показатели заявленного материала значитель- но превосходят прототип при одинаковых условиях испытание, материал имеет высокую стойкость к абразивному изнашиванию, превосходящую аналогичный показатель для прототипа в 2-3 раза. Только совокупное введение заявленных компонентов в заявленном соотношении обеспе- чивает достижение синергического эффекта - одновременного увеличения прочности, ударной вязкости, стойкости к воздействию термоокислительных сред и абразивостойкости.

Формула изобретения Полимерная композиция, включающая поликапроамид, полиэтилен низкого давления, смазку и функциональную добавку, о тличающаяся тем, что, с целью повышения ударной вязкости, стойкости к воздействию термоокислительных сред и абразивостойкости, в качестве функциональной добавки используют смесь титанат- ного комплекса, выбранного из группы, включающей соединения следующих химических формул:

Т1(ОС4Н9)(ОСОС17Н35)ЗА12(01-С ЗН) X X(OCOC17H35)2.

Т1(0 -СзН7ХОСОС15НзОз (0 -СзН7) х x(OCOCi5H3i), Т1(ОС4Нд)(ОСОС17Нз5)з;

Т(01СзН7ХОСОС15Нз1Ь, и соединения меди, выбранного из группы, включающей формиат меди, хинолят меди или их смесь в соотношении 1:1, при соотношении титанатного комплекса и соедине- ния меди 2,5-50:1. при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиэтилен низкого давления2.5-10

Смазка0,25-2,0

Смесь титанатного комплекса и указанного соединения меди0,52-5,1

ПоликапроамидОстальное.

Назначение: может быть использовано для изготовления изделий конструкционного и антифрикционного назначения в автомобилестроении, тракторостроении. Эти изделия могут эксплуатироваться при воздействии термоокислительных сред и повышенных температур, вибрации и абразивных частиц. Сущность: для повышения ударной вязкости, стойкости к воздействию термоокислительных среди абразивостойко- сти полимерная композиция содержит полиэтилен низкого давления (2,5-10), смазку

Таблиц, КомпонентыСодержанке композиции, мае.

Јzz, ЛГ...-..

IlIEIillfeS

кГоТа Гз 9 ю J 92.0J.S 2.5 3.0 5.0 .0.55.0 5.05,0 5.05.0

Титаиаткьй комплекс

апсиотнта.атныйкэр-..----- 0,25 боксилат (I)----

нГшГ а-5 ° 5 ° 25 ° 5

титанат . . ---0,5- (111)

Соединение меди...-0,01 0,005 0.005 - - - -МО М2 0,02- 0.05 0.01 0.1- 0.005 0,005Смэочкое ые- „.204 5 « 5 50.. °.5 «.в 0,5 ,вZ.S «« в-5° 5

индуетри- . . - - --0,5 -ально«кремнийорганическая ид- кость....--0,5-пис-зоо

ПТ..60 75 - -. Л71 Л,, « -™ Г

И....,9J

и. - -

стеигав полненный

(содермкие стеклоюлоюа...--- -93,9 JO нзсЛ) - - - - 60 -

Полнзцетал -..-----

СТД .0,5 I 3 It... Графит1,5655

Соотиоиеиие

титанатного60 2,5 2,5 2 5 50 1 5 Я 50 (и

Характеристика

Показатель для материала

Рааруюяцее напряженна

при растяжении, ..

исходное55.1 53,2 50,1 51,0 103 58,1 67,8 49,1 57,8 59,8 48,8 40,5 5689,5 60,3 53,0 57,5

после 1000 часов

термооююленкя при

.Э 27,6 25.4 19,3 58.1 АО.О 63,5 «7,2 55,3 56.1 45.1 38,0 5387,3 58,1 37,5 18,0

Удельная ударная вяэ-.

кость, кДп/и

исходная

J3 24 Л 19 23,0 75 90

после (ОМ иасм......... .......

термоокмсления при .

4J3K12 It 9.5 10,0 12,5 40 7095 98 93 SO 459 78894|12

Относительное удлинение, I40 45 43 29 12 43 58 180 108 53 3830105 51101ЮЗ 25

.Коэффициент трения (не тедика трибоцентраИНК АН БССР) .0,35 0,31 0,30 0,30 0,4 0,28 0,24 0,23 0,20 0,20 0.19 0,20 0,2 0,28 0,20 0.25 0,28

Интенсивность изнаеиаа-..

ния 1 х 10 (методика

трибоцентра НКНС АН

КСР)2,11 1,23 1,38 2.5 2,9 0,83 0,80 0,80 8,75 0,70 0.71 1.35 0.98 1.2 0,71 0,85 1,15

Интенсивность абраэиг- ного изнаниаания (ГОСТ 11012-69), жн/ч0,96 0,9 0.93 1,03 1.1 0,53 0,41 0,40 0,33 0,35 0,35 0,58 0,35 0,37 0,37 0,73 0,93

ТаСлица2

Образцы без надреза не по- 5 мается

Me ломается Me ломается 38