Композиционный материал Советский патент 1993 года по МПК C08L59/00 C08K13/06 C08L59/00 C08L75/04 C08K13/06 C08K3/30 C08K9/00 

Ё

Использование г композиционные полимерные материалы на основе термопластичных связующих и волокнистого наполнителя| предназначенные для изГотовления деталей машин, работающих в условиях трения без смазки (подшипники скольжения, уплотнения и т.п.). Композиционный материал обладает низким коэффициентом трения, что позволяет использовать его в качестве антифрикционного материала в узлах трения машин и механизмов. Сущность изобретения: известный композиционный материал на основе сополимера.формальдегида с диоксоланом и сернокислого бария дополнительно содержит карбонизованные углеродные волокна и термопластичный полиуретан при определенном массовом соотношении. 3 табл.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе термопластичных связующих и волокнистого наполнителя, предназначенных для изготовления деталей машин, работающих в ; условиях трения без.смазки (подшипники скольжения, уплотнения, зубчатые колеса).

Наиболее близким по технической ) сущности и достигнутому результату к изобретению является композиционный материал на основе полиацеталя (сополимера формальдегида с диоксоланом) и сернокислого бария. Композиционный материал содержит 98% сополимера фор- мальдегида с диоксоланом и 2% сернокислого бария. Его коэффициент трения без смазки достаточно высок (0,28-0,31), что ограничивает области применения о

Цель изобретения - снижение коэффициента трения в условиях трения без смазки.

Поставленная цель достигается тем, что известный композиционный материал на основе сополимера формальдегида с диоксоланом и сернокислого бария, дополнительно содержит карбонизованные углеродные волокна и термопластичный полиуретан при следующем соотношении компонентов, масД:

Сополимер формальдегида

с диоксоланом (ТУ 6-05- . 1543-87)

Сернокислый барий (ГОСТ

3158-75)

Карбонизованные углеродные волокна Термопластичный полиуретан

77,5-80,5 1,0-2,0

15,0-20,0 Ь5-2,5

00 CJ СЛ

ГО

Карбонизованные углеродные волокна на основе гидратцеллюлозы получают путем фрагментации ткани ТГН-2М (ТУ 8-20-19-77), конечная температура термообработки которой составляет 2500°С„ Характеризуются свойствами: плотность 1380 кг/м3, диаметр филаментов мкм, разрывная нагрузка филаментов 1000 МПа.

Термопластичный полиуретан представляет собой продукт взаимодействи диизоцианата с низкомолекулярными : гликолями. Выбран термопластичный.полиуретан марки Витур , сйн- (тезированный на основе сложного по- лиэфира - полиэтиленбутиленгликоль- адипината, 1 ,бутандиола и ,4 -ди- фенилметандиизоцианата при соотношении NCO/OH 1 (ТУ,-6-05-221-526-82). Физико-механические свойства термопластичного полиуретана Витур Т-М13 85: плотность 1160 кг/м3, твердость по Шору А 85+2 усл„ед., условная прочность при растяжении не менее 20 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 250%, остаточное удлинение не более 80%, сопротивление раздиру - не менее 55 Н/мм, интенсивность изнашивания при трении без смазки (Р 0,8 МПа, V 0,3 м/с) 2,5 мг/км.

Композиционный материал готовят по следующей методике. Ингредиенты композиционного материала сначала смешиваются при нормальных условиях на Z-образном лопастном смесителе, а затем в червячно-дисковом экструдере при температуре 190-200°С. Получен

Сополимер формальдегида

с диоксоланом73,5

Сернокислый барий 0,5

Карбонизованные углеродные волокна25,0

Термопластичный полиуретан1,0

0

g

0

5

0

5

ныи гранулят используют для переработки методом литься под давлением. При этом при температуре 190-210°С изготавливают образцы для испытаний фрикционных свойств.

Пример. Готовят композиционные материалы, состав которых приведен в табл. 1. Из композиционных материалов отливают образцы, которые используют для испытания фрикционных свойств при трении без смазки на машине трения 2070 СМТ-1 по схеме диск- колодка. В качестве контртела используют сталь ОХ, термообработан- ную до твердости НРС 38-48 с показателем шероховатости Ra 0,63 мкм. Фрикционные свойства композитов приведены в табл. 2 и 3.

формула изобретения

Композиционный материал, включающий сополимер формальдегида с диоксо- ланом и сернокислый барий, отличающийся тем, что, с целью снижения коэффициента трения при трении без смазки, он дополнительно содержит карбонизованные углеродные волокна и термопластичный полиуретан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер формальдегида с диоксоланом 77,5-80,5 Сернокислый барий 1,0-2,0 Карбонизованные углеродные волокна 15,0-20,0 Термопластичный полиуретан1,5-2,5

Таблица 1

83,0 96,0 98,0 2,0 2,0 2,0

15,0

2,0

Таблица 2

Примеры

Свойства|---I11г- |г -|----

1 | 2 I 3 I | 5 6 J 7 Прототип

Динамический коэффициент 0,18 0,16 0,15 0,17 0,19 0,18 0,23 0,30 трения (Р 0,8 МПа, V 0,3 м/с) ;

ТаблицаЗ физико-механические свойства композиционных материалов на основе полиацеталей

Заявляемый Прото- Показателькомпозицией- тип

ный материал (пример 2)

Прочность при

растяжении, МПа6763,7

Относительное удлинение при разрыве7,526

Модуль упругости, ГПа1,10,5

Усадка, %0,881,9