EA018652B1 - Method for producing composite material - Google Patents

Method for producing composite material Download PDF

Info

Publication number
EA018652B1
EA018652B1 EA201101383A EA201101383A EA018652B1 EA 018652 B1 EA018652 B1 EA 018652B1 EA 201101383 A EA201101383 A EA 201101383A EA 201101383 A EA201101383 A EA 201101383A EA 018652 B1 EA018652 B1 EA 018652B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
composite material
temperature
powder
uhmwpe
molecular weight
Prior art date
Application number
EA201101383A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201101383A1 (en
Inventor
Ольга Валериевна Ковалевская
Юрий Иванович Гордеев
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу)
Publication of EA201101383A1 publication Critical patent/EA201101383A1/en
Publication of EA018652B1 publication Critical patent/EA018652B1/en

Links

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing composite materials based on super high-molecular polyethylene and can be used in machine engineering for manufacturing wear-proof lining elements for protection of hoppers, motor vehicle bodies, conveyors etc. The invention is aimed at enhancing wear stability of composite materials based on the super high-molecular polyethylene. The assigned task is achieved by hot pressing of initial powder at a constant specific pressure 7.5 MPa at 80-100°C during 30 min, then at 100-130°C during 60 min. The super high-molecular polyethylene is used as an initial powder further comprising 5-20 mass% of aluminium oxide powder plated by polyvinyl alcohol. The method provides to increase density, hardness and wear resistance of articles, manufactured by the inventive technology.

Description

Изобретение относится к способу получения композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и оксида алюминия и может найти применение в машиностроении при изготовлении износостойких футеровочных элементов для защиты бункеров, кузовов автотранспорта, транспортеров.The invention relates to a method for producing composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and aluminum oxide and can find application in mechanical engineering in the manufacture of wear-resistant lining elements for protecting bunkers, truck bodies, conveyors.

Известен способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе полимеров (патент РФ №2266925, МПК С081 5/00; В29С 43/56, опубл. 27.07.2005 г.), включающий смешивание компонентов, холодное прессование заготовок и последующее их спекание. Операцию спекания заготовок проводят при 280-350°С в закрытой форме, обеспечивающей натяг в результате теплового расширения заготовки, с последующим охлаждением в форме. Перед спеканием возможна обработка раствором фторсодержащего олигомера марки Фолеокс или Эпилам. Заготовку можно подвергать предварительному механическому натягу. Спекание в закрытой форме с натягом можно осуществлять по двухступенчатому циклу с последующим отжигом.A known method of manufacturing products from composite materials based on polymers (RF patent No. 2266925, IPC С081 5/00; ВСС 43/56, publ. July 27, 2005), including mixing the components, cold pressing of the blanks and their subsequent sintering. The sintering operation of the preforms is carried out at 280-350 ° C in a closed form, providing an interference fit as a result of thermal expansion of the preform, followed by cooling in the form. Before sintering, treatment with a solution of a fluorine-containing oligomer of the Foleox or Epilam brand is possible. The workpiece can be subjected to mechanical preload. Sintering in closed form with an interference fit can be carried out in a two-stage cycle with subsequent annealing.

Недостатком данного способа является сложность технологии изготовления изделий без существенного изменения износостойкости. Кроме того, высокая температура спекания материала ведет к увеличению энергозатрат.The disadvantage of this method is the complexity of the manufacturing technology of products without a significant change in wear resistance. In addition, the high sintering temperature of the material leads to an increase in energy consumption.

Известен композиционный материал (патент РФ №2052357, МПК В32В 25/08, опубл. 20.01.1996 г.), который выполнен из слоя резины и слоя термопласта. Слой резины сформирован из резиновой смеси на основе каучука, выбранного из группы, включающей натуральный, синтетический изопреновый, бутадиеновый и бутадиен-метилстирольный каучуки, слой термопласта - из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Отношение слоя резины к слою термопласта составляет (1-5):(1-5). Прочность связи между слоями резины и термопласта составляет 90-119 Н/см.Known composite material (RF patent No. 2052357, IPC B32B 25/08, publ. 01.20.1996), which is made of a layer of rubber and a layer of thermoplastic. The rubber layer is formed from a rubber mixture based on rubber selected from the group consisting of natural, synthetic isoprene, butadiene and butadiene-methyl styrene rubbers, the thermoplastic layer is made from ultra-high molecular weight polyethylene. The ratio of the rubber layer to the thermoplastic layer is (1-5) :( 1-5). The bond strength between the rubber and thermoplastic layers is 90-119 N / cm.

Известный композиционный материал получают в две стадии: холодное формование сверхвысокомолекулярного полиэтилена с последующим спеканием с резиновым слоем. Холодное формование сверхвысокомолекулярного полиэтилена осуществляется следующим образом: рассчитанное количество порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена в зависимости от толщины слоя засыпают в прессформу и выдерживают под давлением 10-50 МПа/см2 при температуре 20°С в течение 5 мин. Последующее спекание полученной холодной заготовки с сырой резиной осуществляют в пресс-форме под давлением 7,5 МПа/см2 при температуре 140-180°С в течение 30 мин. Полученный двухслойный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуры, при этом получают пластину заданной толщины и размеров.The known composite material is obtained in two stages: cold forming of ultra-high molecular weight polyethylene, followed by sintering with a rubber layer. Cold molding of ultra-high molecular weight polyethylene is carried out as follows: the calculated amount of powder of ultra-high molecular weight polyethylene, depending on the thickness of the layer, is poured into the mold and kept at a pressure of 10-50 MPa / cm 2 at a temperature of 20 ° C for 5 min. Subsequent sintering of the obtained cold preform with crude rubber is carried out in a mold under a pressure of 7.5 MPa / cm 2 at a temperature of 140-180 ° C for 30 minutes The resulting bilayer material is cooled in a mold to room temperature, and a plate of a given thickness and size is obtained.

В качестве резины используют смеси на основе натурального каучука (НК), синтетического изопренового каучука, например, марки СКИ 3-01, бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30, бутадиенового каучука СКД. Для получения слоя термопластичного полимера используют промышленный сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) с молекулярной массой 1-2 млн.As rubber, mixtures based on natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber, for example, SKI 3-01, SKM-30 butadiene-methyl styrene rubber, and SKD butadiene rubber, are used. To obtain a layer of thermoplastic polymer using industrial ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with a molecular weight of 1-2 million

Также известен композиционный материал (патент РФ №2072921, МПК В32В 25/08, опубл. 10.02.1997 г.), выполненный из слоя резины на основе каучука, выбранного из группы, включающей натуральный каучук, синтетические бутадиенметилстирольный каучук, бутадиеновый и изопреновый каучук, и слоя термопластичного полимера. Этот слой выполнен из наполненного дисперсным минеральным наполнителем сверхвысокомолекулярного полиэтилена при массовом отношении полиэтилена к наполнителю 1:0,1-0,5 и дисперсности наполнителя не более 50 мкм.Composite material is also known (RF patent No. 2072921, IPC B32B 25/08, publ. 02/10/1997), made of a rubber-based rubber layer selected from the group consisting of natural rubber, synthetic styrene butadiene rubber, butadiene and isoprene rubber, and a layer of thermoplastic polymer. This layer is made of ultra-high molecular weight polyethylene filled with dispersed mineral filler with a mass ratio of polyethylene to filler 1: 0.1-0.5 and a dispersion of the filler of not more than 50 microns.

Данный композиционный материал получают в две стадии: холодное формование наполненного сверхвысокомолекулярного полиэтилена с последующим спеканием с резиновой подложкой. Холодное формование наполненного сверхвысокомолекулярного полиэтилена осуществляется следующим образом. Рассчитанное количество порошка композиционного материала в зависимости от толщины слоя засыпают в пресс-форму и выдерживают под давлением 10-50 МПа при 20°С в течение 5 мин. Последующее спекание полученной холодной заготовки с резиной осуществляют в пресс-форме под давлением 7,5 МПа при температуре 140-180°С в течение 30 мин. Полученный двухслойный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуры, при этом получают пластины заданной толщины и размеров. Толщина каждого слоя может быть 0,5-20 мм, предпочтительно 3-8 мм, хотя возможна любая необходимая толщина.This composite material is obtained in two stages: cold forming of filled ultra-high molecular weight polyethylene, followed by sintering with a rubber substrate. Cold molding of filled ultra high molecular weight polyethylene is as follows. The calculated amount of powder of the composite material, depending on the thickness of the layer, is poured into the mold and maintained at a pressure of 10-50 MPa at 20 ° C for 5 minutes. Subsequent sintering of the obtained cold preform with rubber is carried out in a mold under a pressure of 7.5 MPa at a temperature of 140-180 ° C for 30 minutes The resulting two-layer composite material is cooled in a mold to room temperature, and plates of a given thickness and size are obtained. The thickness of each layer may be 0.5-20 mm, preferably 3-8 mm, although any desired thickness is possible.

Получаемый известными способами композиционный материал обладает низкой износостойкостью, поскольку при холодном прессовании между слоями резины и сверхвысокомолекулярного полиэтилена образуется слабые связи, что приводит к недостаточной твердости поверхности для триботехнического применения.The composite material obtained by known methods has low wear resistance, since during cold pressing between the layers of rubber and ultra-high molecular weight polyethylene weak bonds are formed, which leads to insufficient surface hardness for tribological use.

Наиболее близким по сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (патент РФ №2300537, МПК С081 5/16; С08Ь 23/06; В29С 43/00; опубл. 10.06.2007г.), заключающийся в том, что исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена предварительно подвергают термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 ч. После чего порошок подвергают горячему прессованию при 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа и осуществляют механическую доводку размеров полимерной детали. Причем в качестве исходного порошка используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой (6The closest in essence to the claimed invention is a method for manufacturing polymer parts of sliding friction from ultra-high molecular weight polyethylene (RF patent No. 2300537, IPC С081 5/16; С08Ь 23/06; ВСС 43/00; publ. 06/10/2007), which consists in that the initial powder of ultra-high molecular weight polyethylene is preliminarily subjected to heat treatment in supercritical carbon dioxide at a temperature of 40-140 ° C and a specific pressure of 15-25 MPa for 2-4 hours. After that, the powder is subjected to hot pressing at 190-200 ° C and specific pressure 10-60 m and carry out mechanical and finishing size polymeric parts. Moreover, as the initial powder, ultrahigh molecular weight polyethylene with a molecular weight is used (6

- 1 018652- 1 018652

10,5)х106 Да и размерами частиц 5-250 мкм. Кроме того, состав исходного порошка может дополнительно содержать 0,05-0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм.10.5) x10 6 Yes and particle sizes of 5-250 microns. In addition, the composition of the starting powder may additionally contain 0.05-0.15 wt.% Copper, silver or iron with a particle size of 10-100 nm.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса без изменения износостойкости. Кроме того, высокая температура спекания материала при высоком удельном давлении ведет к увеличению энергозатрат.The disadvantage of this method is the complexity of the process without changing the wear resistance. In addition, the high sintering temperature of the material at high specific pressure leads to an increase in energy consumption.

Задачей изобретения является повышение износостойкости композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.The objective of the invention is to increase the wear resistance of composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения композиционного материала, включающем горячее прессование порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, согласно изобретению в качестве исходного используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащий 5-20 мас.% порошка оксида алюминия, предварительно плакированного поливиниловым спиртом, прессование исходного порошка производят при постоянном удельном давлении 7,5 МПа сначала при температуре 11=80-100°С в течение 30 мин, затем при температуре Ь 110-130°С в течение 60 мин.This object is achieved in that in a method for producing a composite material comprising hot pressing an ultra-high molecular weight polyethylene powder, according to the invention, an ultra-high molecular weight polyethylene powder is used as a starting powder, additionally containing 5-20 wt.% Aluminum oxide powder pre-clad with polyvinyl alcohol, the starting powder is pressed at a constant specific pressure of 7.5 MPa, first at a temperature of 1 1 = 80-100 ° C for 30 minutes, then at a temperature of 110-130 ° C for 60 minutes

За счет добавления в порошок СВМПЭ 5-20 мас.% предварительно плакированного в поливиниловом спирте порошка оксида алюминия достигается равномерность распределения частиц оксида алюминия в порошке СВМПЭ и улучшается адгезия частиц СВМПЭ и оксида алюминия. Это обеспечивает снижение пористости получаемого материала и, как следствие, увеличение твердости и повышение износостойкости получаемого композиционного материала.By adding 5-20 wt.% Of alumina powder previously clad in polyvinyl alcohol to the UHMWPE powder, the distribution of alumina particles in the UHMWPE powder is uniform and the adhesion of the UHMWPE and aluminum oxide particles is improved. This ensures a decrease in the porosity of the obtained material and, as a result, an increase in hardness and an increase in the wear resistance of the obtained composite material.

На чертеже приведена дифрактограмма порошка СВМПЭ при различных температурах. На дифрактограмме приведены следующие обозначения: Ьт (СоииЦ) - линейная интенсивность; 2-Тета-шкала угол дифракции; кривая 1 получена нагреванием при температуре 80°С; кривая 2 - 100°С; кривая 3 110°С; кривая 4 - 130°С; кривая 5 - 150°С; кривая 6 - охлаждением до 20°С. Измерения проводили на дифрактометре Вгикег 8 Абгапсс - Германия.The drawing shows the diffraction pattern of the UHMWPE powder at various temperatures. The following notation is shown on the diffractogram: bm (CoiC) - linear intensity; 2-Theta scale diffraction angle; curve 1 is obtained by heating at a temperature of 80 ° C; curve 2 - 100 ° C; curve 3 110 ° C; curve 4 - 130 ° C; curve 5 - 150 ° C; curve 6 - cooling to 20 ° C. The measurements were carried out on a Vgikeg 8 Abgapss diffractometer - Germany.

Способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного порошка используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен, дополнительно содержащий 5-20 мас.% порошка оксида алюминия, предварительно плакированного поливиниловым спиртом.The method is as follows. As the initial powder, ultra-high molecular weight polyethylene is used, additionally containing 5-20 wt.% Alumina powder, pre-clad with polyvinyl alcohol.

Композиционный материал получают методом горячего прессования в два этапа: на первом этапе рассчитанное количество исходного порошка засыпают в пресс-форму и спекают при температуре ΐ1=80100°С в течение 30 мин при постоянном удельном давлении 7,5 МПа.The composite material is obtained by hot pressing in two stages: at the first stage, the calculated amount of the initial powder is poured into the mold and sintered at a temperature of ΐ 1 = 80 100 ° C for 30 minutes at a constant specific pressure of 7.5 MPa.

Методом рентгенофазового анализа было установлено, что при температуре 11=80-100°С (см. чертеж, кривые 1 и 2) происходит жидкоподобная коалесценция контактирующих частиц внутри порошка СВМПЭ.By the method of x-ray phase analysis it was found that at a temperature of 1 1 = 80-100 ° C (see drawing, curves 1 and 2), liquid-like coalescence of contacting particles occurs inside the UHMWPE powder.

На втором этапе происходит дальнейшее спекание полученной смеси в пресс-форме при температуре 12=110-130°С в течение 60 мин без изменения удельного давления (Р=7.5 МПа).At the second stage, the resulting mixture is further sintered in the mold at a temperature of 1 2 = 110-130 ° C for 60 minutes without changing the specific pressure (P = 7.5 MPa).

Экспериментально установлено (см. чертеж, кривые 3 и 4), что в порошке СВМПЭ при температуре 12=110-130°С происходят существенные изменения межчастичного взаимодействия с образованием контактных перешейков и границ между отдельными фрагментами структуры.It was experimentally established (see the drawing, curves 3 and 4) that significant changes in the interparticle interaction occur in the UHMWPE powder at a temperature of 1 2 = 110-130 ° С with the formation of contact isthmuses and boundaries between individual fragments of the structure.

Полученный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуры.The resulting composite material is cooled in the mold to room temperature.

Реализация предложенного способа иллюстрируется следующими практическими примерами.The implementation of the proposed method is illustrated by the following practical examples.

Пример 1 (контрольный). Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) ф. Тикона СВМПЭ СиВ 4150 прессуют в пресс-форме при постоянном удельном давлении 7,5 МПа сначала при температуре 11=90°С в течение 30 мин., затем при температуре Ь=120°С в течение 60 мин.Example 1 (control). The initial powder of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) f. Ticone UHMWPE CuB 4150 is pressed in a mold at a constant specific pressure of 7.5 MPa, first at a temperature of 1 1 = 90 ° C for 30 minutes, then at a temperature of b = 120 ° C for 60 minutes.

Затем полученный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуре.Then, the resulting composite material is cooled in the mold to room temperature.

Состав и служебные свойства полученного композиционного материала приведены в табл. 1.The composition and service properties of the obtained composite material are given in table. one.

Пример 2. Плакированный порошок оксида алюминия Оксидал - ГМ в количестве 10 мас.% смешивают с 90 мас.% порошка СВМПЭ ф. Тикона СВМПЭ СИВ 4150. Полученную смесь прессуют в пресс-форме при постоянном удельном давлении 7,5 МПа сначала при температуре 11=90°С в течение 30 мин, затем при температуре Ь=120°С в течение 60 мин. Затем полученный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуре.Example 2. The clad powder of alumina Oxidal - GM in the amount of 10 wt.% Mixed with 90 wt.% Powder UHMWPE f. Tikon UHMWPE SIV 4150. The resulting mixture is pressed in a mold at a constant specific pressure of 7.5 MPa, first at a temperature of 1 1 = 90 ° C for 30 minutes, then at a temperature of b = 120 ° C for 60 minutes. Then, the resulting composite material is cooled in the mold to room temperature.

Состав и служебные свойства композиционных материалов, полученных на основе СВМПЭ с разными концентрациями плакированного оксида алюминия при температурах 11=90°С и Ь=120°С. приведены в табл. 1.The composition and service properties of composite materials obtained on the basis of UHMWPE with different concentrations of clad aluminum oxide at temperatures of 1 1 = 90 ° C and b = 120 ° C. are given in table. one.

- 2 018652- 2 018652

Таблица 1. Состав и служебные свойства композиционных материалов на основе СВМПЭ с разными концентрациями плакированного оксида алюминия (11=90°С и Ь=120°С)Table 1. Composition and service properties of composite materials based on UHMWPE with different concentrations of clad aluminum oxide (1 1 = 90 ° С and L = 120 ° С)

Композиционный материал Composite material Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 Твердость по Бринеллю, НВ Hardness by Brinell HB Относительный износ, гр/м Relative wear, g / m СВМПЭ UHMWPE 0,96 0.96 270 270 0,0092 0.0092 СВМПЭ+5мас.%А12О3 UHMWPE + 5 wt.% A1 2 O 3 0,99 0.99 260 260 0,0055 0.0055 СВМПЭ+10мас.%А12О3 UHMWPE + 10 wt.% A1 2 O 3 1,03 1,03 275 275 0,0037 0.0037 СВМПЭ+15мас.%А12О3 UHMWPE + 15 wt.% A1 2 O 3 1,08 1,08 260 260 0,0074 0.0074 СВМПЭ+20мас.%А12О3 UHMWPE + 20 wt.% A1 2 O 3 1,11 1,11 260 260 0,0074 0.0074

Как видно из табл. 1, при увеличении концентрации плакированного оксида алюминия с 5 до 20 мас.% повышается плотность композиционного материала с 0,99 до 1,11 г/см соответственно. При концентрации 10 мас.% плакированного оксида алюминия в СВМПЭ полученный композиционный материал обладает максимальной твердостью по Бринеллю, равной 275НВ, и минимальным относительным износом, равным 0,0037 г/м.As can be seen from the table. 1, as the concentration of clad aluminum oxide increases from 5 to 20 wt.%, The density of the composite material increases from 0.99 to 1.11 g / cm, respectively. At a concentration of 10% by weight of clad aluminum oxide in UHMWPE, the resulting composite material has a maximum Brinell hardness of 275 HB and a minimum relative wear of 0.0037 g / m.

Служебные свойства композиционных материалов, полученных на основе СВМПЭ с 10 мас.% плакированного оксида алюминия (СВМПЭ+10мас.%А12О3) при разных температурах 11 и 12, приведены в табл. 2.The service properties of composite materials based on UHMWPE with 10 wt.% Clad aluminum oxide (UHMWPE + 10 wt.% A1 2 O 3 ) at different temperatures 1 1 and 1 2 are given in Table. 2.

Таблица 2. Служебные свойства композиционных материалов на основе СВМПЭ+10 мас.%А12О3 при разных температурах 11 и 12 Table 2. Service properties of composite materials based on UHMWPE + 10 wt.% A1 2 O 3 at different temperatures 1 1 and 1 2

Температура- 11Л2,-ЮаTemperature - 11L 2 , -Ya 110п 110p 9о/ц 110п 9o / c 110p ιοο/ц 110о ιοο / c 110o 80/1! 120о 80/1! 120o 90/Ц 120о 90 / c 120o ιοο/ц 1200 ιοο / c 1200 М 1300 M 1300 9о/ц 130о 9o / c 130o ιοο/ц 130п ιοο / c 130p Плотность,- г/см’о Density,- g / cm’o 1,0о 1,0o 1,01а 1.01a 1,01а 1.01a 1,02п 1,02p 1,03п 1,03p 1,02а 1,02a 1,030 1,030 1,03о 1,03o 1,03а 1,03a Твердость- по Бринеллю,-НВо Hardness Brinell, N.V. 270п 270p 273о 273o 275о 275o 27бо 27bo 275о 275o 275о 275o 275п 275p 275п 275p 278о 278o Относительныйизнос,гр/мо Relative wear, g / mo 0,0051 0.0051 0,004« 0.004 " Ф о о _____п_ F o o _____ n_ 3,00371 3,00371 0,0037« 0.0037 " 0,0036« 0.0036 " 3,0037« 3,0037 " 3,0037« 3,0037 " 0,0036« 0.0036 "

Как видно из табл. 2, с увеличением температуры 11 с 80 до 100°С при постоянной температуре 12 происходит снижение величины относительного износа и увеличение твердости по Бринеллю полученного композиционного материала. При 13/12=100/130°С твердость по Бринеллю, равная 278НВ, максимальна, а относительный износ, равный 0,0036 г/м, минимален. С увеличением температуры 11 с 80 до 100°С при постоянных температурах ΐ2, равных 110 и 130°С плотность полученного композиционного материала остается постоянной. При температуре 12=1200С зависимость плотности полученного композиционного материала от температуры 11 имеет максимум, равный 1,03 г/см3, на 11=90°С. С увеличением температуры 12 плотность композиционного материала возрастает. С увеличением температуры 12 с 110 до 130°С при постоянных температурах 11, равных 90 и 100°С, происходит увеличение величины твердости по Бринеллю и снижение относительного износа полученного композиционного материала.As can be seen from the table. 2, with an increase in temperature of 1 1 from 80 to 100 ° С at a constant temperature of 1 2 , a decrease in the value of relative wear and an increase in Brinell hardness of the obtained composite material occurs. When 1 3/1 2 = 100/ 130 ° C Brinell hardness equal 278NV, the maximum and the relative wear equal to 0.0036 g / m, is minimal. With an increase in temperature of 1 80 to 1 100 ° C at constant temperatures ΐ2, equal to 110 and 130 ° C remain constant density of the composite material. At a temperature of 12 = 120 0 C, the dependence of the density of the obtained composite material on temperature 11 has a maximum equal to 1.03 g / cm 3 by 1 1 = 90 ° C. With increasing temperature 1 2 the density of the composite material increases. With an increase in the temperature of 1 2 from 110 to 130 ° С at constant temperatures of 1 1 equal to 90 and 100 ° С, the Brinell hardness increases and the relative wear of the obtained composite material decreases.

Пример 3. Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) ф. Тикона СВМПЭ СИЯ 4150 прессуют в пресс-форме при различных удельных давлениях сначала при температуре 11=90°С в течение 30 мин., затем при температуре Ь=120°С в течение 60 мин. Затем полученный композиционный материал охлаждают в пресс-форме до комнатной температуре.Example 3. The initial powder of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) f. Ticone UHMWPE SIA 4150 is pressed in a mold at various specific pressures, first at a temperature of 11 = 90 ° C for 30 minutes, then at a temperature of b = 120 ° C for 60 minutes. Then, the resulting composite material is cooled in the mold to room temperature.

Плотность полученного композиционного материала, прессованного при различных удельных давлениях, приведена в табл. 3.The density of the obtained composite material, pressed at various specific pressures, is given in table. 3.

Таблица 3. Зависимость плотности СВМПЭ от удельного давления при р=90°С и 12=120°С.Table 3. The dependence of the density of UHMWPE on specific pressure at p = 90 ° C and 1 2 = 120 ° C.

1 Р, МПа 1 P, MPa 5 5 5 5 5 5 7,5 7.5 7,5 7.5 7,5 7.5 10 10 10 10 10 10 р, г/см3 p, g / cm 3 0,89 0.89 0,88 0.88 0,91 0.91 0,95 0.95 0,96 0.96 0,96 0.96 0,96 0.96 0,96 0.96 0,95 0.95

Экспериментально доказано (см. табл.3), что удельного давления 7,5 МПа достаточно для достижения максимальной плотности.It was experimentally proved (see Table 3) that a specific pressure of 7.5 MPa is sufficient to achieve maximum density.

Использование заявляемого изобретения позволяет получать композиционные материалы на основе СВМПЭ с добавлением плакированного оксида алюминия, имеющие износостойкость в 1,5-3 раза выше, чем у исходного сверхвысокомолекулярного полиэтилена, что позволяет его использовать в машиностроении при изготовлении износостойких футеровочных элементов для защиты бункеров, кузовов автоThe use of the claimed invention allows to obtain composite materials based on UHMWPE with the addition of clad aluminum oxide having a wear resistance of 1.5-3 times higher than that of the original ultra-high molecular weight polyethylene, which allows it to be used in mechanical engineering in the manufacture of wear-resistant lining elements for protecting bunkers, car bodies

- 3 018652 транспорта, транспортеров. Для получения композиционного материала по заявляемому способу не требуется предварительной обработки исходного порошка СВМПЭ, что упрощает технологический процесс. Кроме того, использование низких температур спекания и уменьшение удельного давления прессования ведет к уменьшению энергозатрат.- 3 018652 transport, conveyors. To obtain a composite material according to the claimed method does not require preliminary processing of the original UHMWPE powder, which simplifies the process. In addition, the use of low sintering temperatures and a decrease in the specific pressing pressure leads to a reduction in energy consumption.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ получения композиционного материала, включающий горячее прессование порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, отличающийся тем, что в качестве исходного используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащий 5-20 мас.% порошка оксида алюминия, предварительно плакированного поливиниловым спиртом, прессование исходного порошка производят при постоянном удельном давлении 7,5 МПа сначала при температуре Т1=80-100°С в течение 30 мин, затем при температуре 12=110-130°С в течение 60 мин.A method of obtaining a composite material, including the hot pressing of ultrahigh molecular weight polyethylene powder, characterized in that the starting material used is an ultrahigh molecular weight polyethylene powder, additionally containing 5–20% by weight of alumina powder pre-clad with polyvinyl alcohol, pressing the starting powder at a constant specific pressure 7 , 5 MPa, first at a temperature T 1 = 80-100 ° C for 30 minutes, then at a temperature of 1 2 = 110-130 ° C for 60 minutes.
EA201101383A 2011-08-10 2011-10-25 Method for producing composite material EA018652B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133759/05A RU2478111C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Method of producing composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201101383A1 EA201101383A1 (en) 2013-03-29
EA018652B1 true EA018652B1 (en) 2013-09-30

Family

ID=47988424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201101383A EA018652B1 (en) 2011-08-10 2011-10-25 Method for producing composite material

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA018652B1 (en)
RU (1) RU2478111C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761336C1 (en) * 2020-12-15 2021-12-07 Общество с ограниченной ответственностью "ИНЖЕНЕРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ" Technology for producing workpieces from powders of composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699219C1 (en) * 2019-01-25 2019-09-04 Александр Сергеевич Заболотнов Composite material based on ultrahigh molecular weight polyethylene (versions) and method for production thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050127555A1 (en) * 2002-04-18 2005-06-16 Meinhard Gusik Filled granulates consisting of high or ultra-high molecular weight polyethylenes and method for producing said granulates
RU2300537C1 (en) * 2005-12-22 2007-06-10 Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Method of manufacturing polymeric kinetic friction parts made from superhigh-molecular weight polyethylene for artificial endoprostheses
JP2008528722A (en) * 2005-01-24 2008-07-31 シンベンション アーゲー Metal-containing composite material
RU2377261C1 (en) * 2008-06-26 2009-12-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method to produce articles from polymer materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050127555A1 (en) * 2002-04-18 2005-06-16 Meinhard Gusik Filled granulates consisting of high or ultra-high molecular weight polyethylenes and method for producing said granulates
JP2008528722A (en) * 2005-01-24 2008-07-31 シンベンション アーゲー Metal-containing composite material
RU2300537C1 (en) * 2005-12-22 2007-06-10 Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Method of manufacturing polymeric kinetic friction parts made from superhigh-molecular weight polyethylene for artificial endoprostheses
RU2377261C1 (en) * 2008-06-26 2009-12-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method to produce articles from polymer materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761336C1 (en) * 2020-12-15 2021-12-07 Общество с ограниченной ответственностью "ИНЖЕНЕРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ" Technology for producing workpieces from powders of composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011133759A (en) 2013-02-20
RU2478111C1 (en) 2013-03-27
EA201101383A1 (en) 2013-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gürgen Wear performance of UHMWPE based composites including nano-sized fumed silica
Li et al. Effect of process parameters on tribological performance of 316L stainless steel parts fabricated by selective laser melting
Cambronero et al. Manufacturing of Al–Mg–Si alloy foam using calcium carbonate as foaming agent
RU2381242C2 (en) Composition wear-resistant material on basis of ultra high molecular polyethylene (uhmpe)
CN104060173B (en) A kind of Ti3alC2strengthen Fe based composites and in-situ heat extruding production thereof
Selyutin et al. Composite materials based on ultra high molecular polyethylene: properties, application prospects
CN102661340A (en) Composition brake shoe for railway freight car, and method for manufacturing same
EA018652B1 (en) Method for producing composite material
ES2378989T3 (en) Body made of wear-resistant graphite and synthetic resin binder
Benedetti et al. A route to improving elongation of high-temperature laser sintered PEKK
Matsumoto et al. Filling of surface pores of aluminum foam with polyamide by selective laser melting for improvement in mechanical properties
CN105102199B (en) The method that highly crystalline profiled part is manufactured by PET or PEN
CN1994628A (en) Production process of metal based sintered friction plate
RU2535216C1 (en) Antifrictional polymer composition with thermally expanded graphite
CN105602064A (en) Modified ultra-high-molecular-weight polyethylene for spherical bearing of railways and bridges and processing method thereof
RU2410202C1 (en) Procedure for production of item out of sintered composite material on base of tungsten carbide with binding of steel
Kabat et al. Polymeric composite materials of tribotechnical purpose with a high level of physical, mechanical and thermal properties
CN105524410A (en) Calcium carbonate whisker reinforced PEEK/PTFE resin and preparation method thereof
RU2377261C1 (en) Method to produce articles from polymer materials
RU2815807C1 (en) Method for producing blanks from powdered polytetrafluoroethylene
Meliksetyan et al. Friction and wear of asbestos-free brake friction materials
CN104908382A (en) Preparation method of polytetrafluoroethylene glass fiber wear-resisting plate
RU2266925C2 (en) Method for making polymer-base composition materials
RU2761336C1 (en) Technology for producing workpieces from powders of composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene
TWI613020B (en) Brake-making continuous hot pressing sintering device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU