EA024002B1 - Polyacetal nanocomposite - Google Patents
Polyacetal nanocomposite Download PDFInfo
- Publication number
- EA024002B1 EA024002B1 EA201400908A EA201400908A EA024002B1 EA 024002 B1 EA024002 B1 EA 024002B1 EA 201400908 A EA201400908 A EA 201400908A EA 201400908 A EA201400908 A EA 201400908A EA 024002 B1 EA024002 B1 EA 024002B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- polyacetal
- nanocomposite
- graphite
- stabilizer
- пап
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Description
(57) Изобретение относится к разработке полиацетальных нанокомпозитов и может использоваться на предприятиях, получающих полимерные материалы и перерабатывающих их в изделия. Решение задачи повышения показателей механических и триботехнических свойств полиацетального нанокомпозита достигается тем, что в нанокомпозите на основе полиацеталя, содержащем полиацеталь и нанонаполнитель, в качестве нанонаполнителя используют графит, предварительно диспергированные агрегаты частиц которого обработаны диизоцианатом, и дополнительно стабилизатор термической и термоокислительной деструкции полиацеталя при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиацеталь до 100, графит 0,3-3,5, диизоцианат 0,15-1,2, стабилизатор 0,15-0,35. Дополнительное усиление положительного эффекта достигается при введении в нанокомпозит лубриканта, выбранного из числа: полисилоксан, фторолигомер или фторполимер, амид жирной кислоты или амидный воск, в количестве 0,2-2,0 мас.%. Изобретение позволяет получать полиацетальные нанокомпозиты с высокой механической прочностью, пониженным коэффициентом трения в несмазываемых узлах и высокой износостойкостью.(57) The invention relates to the development of polyacetal nanocomposites and can be used in enterprises receiving polymer materials and processing them into products. The solution to the problem of increasing the indicators of the mechanical and tribological properties of a polyacetal nanocomposite is achieved by the fact that in a nanocomposite based on a polyacetal containing a polyacetal and nanofiller, graphite is used as a nanofiller, pre-dispersed particle aggregates of which are treated with diisocyanate, and an additional stabilizer of thermal and thermooxidative degradation of poly components, wt.%: polyacetal up to 100, graphite 0.3-3.5, diisocyanate 0.15-1.2, stabilizer 0.15- 0.35. An additional enhancement of the positive effect is achieved by introducing into the nanocomposite a lubricant selected from: polysiloxane, fluoroligomer or fluoropolymer, fatty acid amide or amide wax, in an amount of 0.2-2.0 wt.%. The invention allows to obtain polyacetal nanocomposites with high mechanical strength, reduced friction coefficient in non-lubricated nodes and high wear resistance.
Изобретение относится к технологии полимерных композитов триботехнического назначения и предназначено для применения на предприятиях, получающих и перерабатывающих полимерные материалы.The invention relates to the technology of polymer composites for tribological applications and is intended for use in enterprises receiving and processing polymer materials.
В современной технике широкое применение находят изделия из композитов на основе полиацеталей - полиоксиметилена (ПОМ), сополимеров формальдегида с 1,3-диоксаланом и другими мономерами [1]. К ним относятся композиты триботехнического назначения, предназначенные для изготовления деталей узлов трения. Их получают, как правило, введением в ПОМ антифрикционных наполнителей, жидких и/или твердых смазок. Подобные материалы обладают улучшенными триботехническими свойствами. Однако их механические характеристики обычно существенно ниже исходного ПОМ, что ограничивает их применение для изготовления деталей нагруженных узлов трения. Одним из путей устранения данного недостатка является введение в ПОМ наноразмерных частиц, способствующих улучшению комплекса показателей эксплуатационных свойств данного полимера. Известен ряд составов нанокомпозитов на основе ПОМ.In modern technology, articles from composites based on polyacetals - polyoxymethylene (POM), copolymers of formaldehyde with 1,3-dioxalane and other monomers are widely used [1]. These include tribotechnical composites intended for the manufacture of parts of friction units. They are obtained, as a rule, by introducing antifriction fillers, liquid and / or solid lubricants into the POM. Such materials have improved tribological properties. However, their mechanical characteristics are usually significantly lower than the initial POM, which limits their use for the manufacture of parts of loaded friction units. One of the ways to eliminate this drawback is to introduce nanoparticles into the POM, which contribute to improving the set of performance indicators of this polymer. A number of POM-based nanocomposites compositions are known.
Согласно [2], например, существенное (от ~0,94 до ~1,1 ГПа) повышение модуля упругости при растяжении и прочности при изгибе (от ~46 до ~53 МПа) достигается при введении в ПОМ наночастиц ΖηΟ в количестве 1-7 мас.%. Однако введение наночастиц оксида цинка не приводит к улучшению показателей триботехнических свойств ПОМ.According to [2], for example, a significant (from ~ 0.94 to ~ 1.1 GPa) increase in the tensile modulus and bending strength (from ~ 46 to ~ 53 MPa) is achieved by introducing ΖηΟ nanoparticles in the amount of 1– 7 wt.%. However, the introduction of zinc oxide nanoparticles does not lead to an improvement in the tribological properties of POM.
Известен патент США [3], согласно которому для модифицирования ПОМ на основе сополимера формальдегида с 3,3 мас.% 1,3-диоксалана используют многокомпонентный состав, включающий (мас.%) 0,5-3% неорганического наполнителя, 3-10% смазочного вещества, 1-3% нуклеатора кристаллизации, 0,5-1% стабилизатора и 0,5-2% антистатика. При этом в качестве смазочного вещества рекомендуется использование полиолефина, функционализированного прививкой малеинового ангидрида, а в качестве неорганического наполнителя нанодисперсные оксид цинка с размером частиц не более 100 нм, диоксид кремния (дисперсность ~20 нм) или микродисперсные мел (диаметр частиц ~1 мкм), диоксид титана (диаметр частиц ~1 мкм) и титанат калия (диаметр частиц ~1,5 мкм). Композиты, полученные согласно патенту [3], обладают повышенной износостойкостью. Однако их механическая прочность существенно ниже, чем исходного ПОМ. Причиной этому является наличие в составе полиолефина, снижающего прочностные характеристики материала.A US patent is known [3], according to which a multicomponent composition is used for modifying POM based on a formaldehyde copolymer with 3.3 wt.% 1,3-dioxalane, including (wt.%) 0.5-3% inorganic filler, 3-10 % lubricant, 1-3% crystallization nucleator, 0.5-1% stabilizer and 0.5-2% antistatic. In this case, it is recommended to use a polyolefin functionalized by grafting maleic anhydride as a lubricant, and nanosized zinc oxide with a particle size of not more than 100 nm, silicon dioxide (dispersion ~ 20 nm) or microdispersed chalk (particle diameter ~ 1 μm) as an inorganic filler titanium dioxide (particle diameter ~ 1 μm) and potassium titanate (particle diameter ~ 1.5 μm). Composites obtained according to the patent [3], have increased wear resistance. However, their mechanical strength is significantly lower than the initial POM. The reason for this is the presence in the composition of the polyolefin, which reduces the strength characteristics of the material.
Известно также применение для модифицирования ПОМ многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) [4]. В связи с относительно высокой химической инертностью поверхности нанотрубок, их предварительно модифицировали прививкой полиэтиленгликоля с 10 звеньями этиленоксидного участка для улучшения совместимости МУНТ с полимерной матрицей. Исходные МУНТ содержали 1,63 мас.% гидроксильных и небольшое количество карбоксильных групп, что облегчало их модифицирование. Введение МУНТ в количестве 2 мас.% обеспечило улучшение механических характеристик: прочность при растяжении повысилась с 57,5 до 62,5 МПа, а удлинение при разрыве возросло с 45 до 52,5%, модуль упругости и модуль механических потерь по данным ДМА увеличился во всем интервале температур от -100 до 150°С, кроме того, обнаружен выраженный эффект нуклеации и рост температуры кристаллизации до 6,5 °С. Степень кристалличности при этом выросла незначительно, ее максимальный прирост составил ~1%, с 48,3 до 49,4%. Надо отметить, однако, что МУНТ по-прежнему являются достаточно дорогим материалом, их цена не опускается ниже нескольких сотен долл. США за 1 кг. Поэтому практическое применение МУНТ, тем более функционализированных, в промышленных материалах пока нереально.It is also known to use multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) for modifying POM [4]. Due to the relatively high chemical inertness of the surface of the nanotubes, they were previously modified by grafting polyethylene glycol with 10 units of the ethylene oxide section to improve the compatibility of MWCNTs with a polymer matrix. The initial MWCNTs contained 1.63 wt.% Hydroxyl and a small amount of carboxyl groups, which facilitated their modification. The introduction of MWCNTs in an amount of 2 wt.% Ensured an improvement in mechanical characteristics: tensile strength increased from 57.5 to 62.5 MPa, and elongation at break increased from 45 to 52.5%, the modulus of elasticity and the modulus of mechanical loss according to DMA increased over the entire temperature range from -100 to 150 ° C, in addition, a pronounced effect of nucleation and an increase in the crystallization temperature to 6.5 ° C were found. The degree of crystallinity increased slightly, its maximum increase was ~ 1%, from 48.3 to 49.4%. It should be noted, however, that MWNTs are still quite expensive material, their price does not fall below several hundred US dollars per 1 kg. Therefore, the practical application of MWCNTs, especially functionalized ones, in industrial materials is still unrealistic.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является полиацетальный нанокомпозит [5], включающий наноразмерные частицы оксида алюминия (до 3 мас.%) и дополнительно твердую смазку (порошки политетрафторэтилена (ПТФЭ) и дисульфида молибдена (Мо82)). В работе [5] установлено, что введение нано-А12О3 дисперсностью 40 нм в количестве до 3 мас.% оказывает неоднозначное воздействие на прочностные и триботехнические показатели ПОМ: прочность и пластичность при растяжении снижаются, а скорость изнашивания снижается только в режиме трения со смазкой, тогда как в режиме сухого трения она многократно увеличивается. Заметное улучшение обоих триботехнических характеристик - коэффициента трения и скорости изнашивания, не зависящее от присутствия смазки в зоне трения, достигается только при одновременном введении наноразмерного наполнителя (А12О3) и твердых смазок (порошков ПТФЭ и Мо82) в состав композита. Это, однако, приводит к заметному снижению предела текучести (на ~10%), относительного удлинения при растяжении (в ~3 раза) и ударной вязкости, что является существенным недостатком материала и не позволяет его использовать, например, для изготовления антифрикционных вкладышей шаровых опор, испытывающих при эксплуатации ударные нагрузки и значительные удельные давления (25-50 МПа).The closest analogue (prototype) of the claimed technical solution is a polyacetal nanocomposite [5], including nanosized particles of aluminum oxide (up to 3 wt.%) And additionally solid lubricant (powders of polytetrafluoroethylene (PTFE) and molybdenum disulfide (Mo8 2 )). In [5], it was found that the introduction of nano-A1 2 O 3 with a dispersion of 40 nm in an amount of up to 3 wt.% Has an ambiguous effect on the strength and tribological parameters of POM: tensile strength and ductility decrease, and the wear rate decreases only in the friction mode with grease, while in the dry friction mode it increases many times. A noticeable improvement in both tribotechnical characteristics — the friction coefficient and wear rate, which does not depend on the presence of lubricant in the friction zone — is achieved only with the simultaneous introduction of nanosized filler (A1 2 O 3 ) and solid lubricants (PTFE and Mo8 2 powders) in the composite. However, this leads to a noticeable decrease in the yield strength (by ~ 10%), relative elongation under tension (by ~ 3 times), and impact strength, which is a significant drawback of the material and does not allow its use, for example, for the manufacture of antifriction liners of ball bearings experiencing during operation shock loads and significant specific pressures (25-50 MPa).
Задачей предполагаемого изобретения является повышение показателей механических и триботехнических свойств полицетального нанокомпозита.The objective of the proposed invention is to improve the mechanical and tribological properties of a polycetal nanocomposite.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в нанокомпозите на основе полицеталя, содержащем полицеталь и нанонаполнитель, в качестве нанонаполнителя используют графит, предварительно диспергированные агрегаты частиц которого обработаны диизоцианатом, и дополнительно стабилизаторThe solution of this problem is achieved by the fact that in a nanocomposite based on a policetal containing a polymetal and a nanofiller, graphite is used as a nanofiller, previously dispersed particle aggregates of which are treated with diisocyanate, and an additional stabilizer
- 1 024002 термической и термоокислительной деструкции полиоксиметилена при следующем соотношении компонентов, мас.%: полицеталь - до 100, графит - 0,3-3,5, диизоцианат - 0,15-1,2, стабилизатор - 0,15-0,35.- 1 024002 thermal and thermo-oxidative degradation of polyoxymethylene in the following ratio of components, wt.%: Polycetal - up to 100, graphite - 0.3-3.5, diisocyanate - 0.15-1.2, stabilizer - 0.15-0, 35.
Дополнительное усиление положительного эффекта достигается при введении в нанокомпозит лубриканта, выбранного из числа: полисилоксан, фторолигомер или фторполимер, амид жирной кислоты или амидный воск в количестве 0,2-2,0 мас.%.An additional enhancement of the positive effect is achieved by introducing into the nanocomposite a lubricant selected from: polysiloxane, fluoroligomer or fluoropolymer, fatty acid amide or amide wax in an amount of 0.2-2.0 wt.%.
Для подтверждения эффективности предложенного изобретения проводят серию экспериментов, приведенных в таблице. При их реализации используют следующие мате риалы.To confirm the effectiveness of the proposed invention carry out a series of experiments shown in the table. In their implementation, the following materials are used.
Полицеталь-полиоксиметилен марки Керйа1 Р20-30 производства Когеа Епдшеегшд Р1а8Ис8 Об, показатель текучести расплава при температуре 190°С и нагрузке 21,6 Н - 9 г/10 мин, температура плавления 167°С, температура кристаллизации 144°С.Polyetal-polyoxymethylene of the Kerya1 P20-30 grade manufactured by Kogea Epdsheegsd P1a8Is8 Ob, melt flow rate at a temperature of 190 ° C and a load of 21.6 N - 9 g / 10 min, melting point 167 ° C, crystallization temperature 144 ° C.
Нанонаполнители:Nanofillers:
оксид алюминия (Н-А12О3) производства НеЬа1 ПаиорЬаке ТесНпо1од1С5 (Лапдки Ргоутсе, КНР), размер частиц не более 40 нм;alumina (H-A1 2 O 3 ) produced by HeLa1 Paiorbase TesNpo1od1C5 (Rgoutse Laps, People's Republic of China), particle size not more than 40 nm;
графит природный молотый марки ГЛС-3 (ГОСТ Р 52729-2007), размер частиц 40 нм, удельная адсорбционная поверхность (по азоту) ~95 м2/г.ground natural graphite, grade GLS-3 (GOST R 52729-2007), particle size 40 nm, specific adsorption surface (nitrogen) ~ 95 m 2 / g.
Лубриканты:Lubricants:
порошкообразный политетрафторэтилен (ПТФЭ) марки Фторопласт-4НТД-2 ТУ 2213-01513693708-2004 производства Кирово-Чепецкого химкомбината (Россия);powdered polytetrafluoroethylene (PTFE) of the brand Fluoroplast-4NTD-2 TU 2213-01513693708-2004 manufactured by the Kirov-Chepetsk Chemical Plant (Russia);
фторированная смазка ΌΙΡΟΙΤ 8ИРКА РХ2В (Л1ро1 1ииоуа1юи, Франция);fluorinated grease ΌΙΡΟΙΤ 8IRKA RX2V (L1ro1 1ioua1ui, France);
амид жирной кислоты - эрукамид (СН3(СН2)7СН=СН(СН2)4СОХН2, квалификация ч, температура плавления 142°С), дисульфид молибдена марки ДМИ-7 ТУ 48-19-133-90, размер частиц < 7 мкм, амидный воск, марки Осотах С, производства фирмы С1аг1аи1, ФРГ (температура каплепадения 142°С, кислотное число 6 мг КОН/г);fatty acid amide - erucamide (CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 4 SOHN 2 , qualification h, melting point 142 ° C), molybdenum disulfide grade DMI-7 TU 48-19-133-90, size particles <7 μm, amide wax, Osotach C brand, manufactured by the company C1a1ai1, Germany (dropping point 142 ° C, acid number 6 mg KOH / g);
полиметилсилоксановая жидкость марки ПМС-400 (ГОСТ 13032-77).PMS-400 polymethylsiloxane liquid (GOST 13032-77).
Диизоцианаты:Diisocyanates:
дифенилметандиизоцианат (МДИ, квалификация ч); гексаметилендиизоцианат (ГМДИ, ч).diphenylmethanediisocyanate (MDI, qualification h); hexamethylene diisocyanate (HMDI, h).
Стабилизаторы производства фирмы СтЬа Швейцария (ныне концерн ВА8Р, ФРГ):Stabilizers manufactured by Sta Switzerland (now the concern VA8R, Germany):
ирганокс 1010 [тетракис (3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], фенольный стабилизатор (температура плавления 122°С);irganox 1010 [tetrakis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], phenolic stabilizer (melting point 122 ° C);
ирганокс 1098 {Ν,Ν'-гексан, 1,6-диил-бис-[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионамид)]} многофункциональный азотсодержащий, стерически затрудненный фенольный антиоксидант.Irganox 1098 {Ν, Ν'-hexane, 1,6-diyl-bis- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionamide)]} multifunctional nitrogen-containing, sterically hindered phenolic antioxidant.
Силановый аппрет γ-аминопропилтриэтоксисилан (торговая марка Ζ-6011, Эо\у Согшид, США).Silane coupling γ-aminopropyltriethoxysilane (trademark Ζ-6011, Эо \ у Согшид, USA).
Методы получения нанокомпозитов на основе ПОМ, переработки их литьем под давлением при получении экспериментальных образцов, а также их испытаний приведены в описаниях соответствующих примеров, содержащихся в таблице.The methods for producing POM-based nanocomposites, processing them by injection molding to obtain experimental samples, and also their tests are given in the descriptions of the corresponding examples contained in the table.
Пример № 1 характеризует состав и показатели свойств полиацетального нанокомпозита, полученного согласно прототипу.Example No. 1 characterizes the composition and properties of the polyacetal nanocomposite obtained according to the prototype.
При получении нанокомпозита порошок п-А12О3 диспергируют в 2% растворе силана АГМ-9 (Россия, аналог продукта КН-550) в этаноле. Затем п-А12О3, обработанный силаном, высушивают в вакууме до полного удаления этанола. После этого п-А12О3 с нанесенным на его поверхность силановым аппретом смешивают с предварительно высушенными до остаточной влажности не более 0,1% гранулами ПОМ и порошкообразными лубрикантами - ПТФЭ и Мо82. Смешение производят в двухлопастном высокоскоростном смесителе.Upon receipt of the nanocomposite, p-A1 2 O 3 powder is dispersed in a 2% solution of silane AGM-9 (Russia, an analogue of the product KN-550) in ethanol. Then p-A1 2 O 3 treated with silane was dried in vacuo to completely remove ethanol. After that, p-A1 2 O 3 with a silane coupling agent applied to its surface is mixed with POM granules and powdered lubricants - PTFE and Mo8 2, previously dried to a residual moisture content of not more than 0.1%. Mixing is carried out in a two-blade high-speed mixer.
Далее осуществляют компаундирование механической смеси компонентов в расплаве при использовании экструзионно-грануляционной линии на базе двухшнекового экструдера Т88К-35/40 (диаметр шнеков 35 мм, Ь/Ό = 40), имеющего 10 независимых зон обогрева материального цилиндра. Температура расплава в основных зонах смешения принимают равной 175°С. Полученный гранулят подвергают сушке до остаточной влажности не более 0,1% и используют для изготовления экспериментальных образцов методом литья под давлением на термопластавтомате ΕΝ-30 (Тайвань) с объемом впрыска 30 см3. Изготавливают стандартные образцы-лопатки (тип 5) для испытаний методом растяжения по ГОСТ 11262-76, бруски размером 80x10x4 мм для определения ударной вязкости по Шарпи в соответствии с ГОСТ 464780, а также образцы для триботехнических испытаний. Последние представляют собой сектора с внутренним диаметром 40 мм и длиной дуги рабочей части (внутренняя часть сектора) 20 мм.Next, compounding of the mechanical mixture of components in the melt is carried out using an extrusion-granulation line based on a T88K-35/40 twin-screw extruder (screw diameter 35 mm, L / L = 40), which has 10 independent heating zones of the material cylinder. The melt temperature in the main mixing zones is taken to be 175 ° C. The obtained granulate is dried to a residual moisture content of not more than 0.1% and is used for the manufacture of experimental samples by injection molding on a став-30 injection molding machine (Taiwan) with an injection volume of 30 cm 3 . Standard blade samples (type 5) are made for tensile testing in accordance with GOST 11262-76, bars of size 80x10x4 mm for determining Charpy impact strength in accordance with GOST 464780, as well as samples for tribological testing. The latter are sectors with an inner diameter of 40 mm and an arc length of the working part (inner part of the sector) of 20 mm.
Триботехнические испытания осуществляют по схеме вал - частичный вкладыш (кольцевой сектор). Вал - ролик из стали 40Х с наружным диаметром 40 мм чистотой рабочей поверхности Ка < 0,16 мкм и твердостью НРС 46-48.Tribotechnical tests are carried out according to the scheme shaft - partial liner (ring sector). Shaft - a roller made of steel 40X with an outer diameter of 40 mm, the purity of the working surface K a <0.16 microns and the hardness of the LDC 46-48.
Испытания на трение проводят на машине трения 2070 СМТ-1 при скорости скольжения 0,16 м/с и удельном давлении 10 МПа. Продолжительность испытаний при определении скорости изнашивания составляет 3 ч. Скорость изнашивания определяют весовым методом. Перед взвешиванием с образцаFriction tests are carried out on a friction machine 2070 SMT-1 at a sliding speed of 0.16 m / s and a specific pressure of 10 MPa. The duration of the tests when determining the wear rate is 3 hours. The wear rate is determined by the weight method. Before weighing with a sample
- 2 024002 удаляют продукты изнашивания. Взвешивание для определения потери массы (Дщ) при изнашивании осуществляют на аналитических весах ВЛР-200 с точностью 5-105 г. Удельную скорость изнашивания рассчитывают по формуле ” р 1-Л где ρ - плотность композита; Ь - нагрузка; Ό - путь трения.- 2 024002 remove wear products. Weighing to determine the mass loss (Df) during wear is carried out on an analytical balance VLR-200 with an accuracy of 5-10 5 g. The specific wear rate is calculated by the formula ”p 1-L where ρ is the density of the composite; B - load; Ό is the path of friction.
Примеры № 2-5 характеризуют составы и свойства полиацетальных нанокомпозитов, полученных в соответствии с п.1 формулы изобретения. Последовательность операций при получении, переработке нанокомпозитов и испытаниях экспериментальных образцов полностью аналогичны описанным в примере 1. Различие заключается лишь в составе нанонаполнителя, а также дополнительном введении в нанокомпозит стабилизатора ПОМ. Перед получением механической смеси компонентов графит, используемый в качестве нанонаполнителя, обрабатывают в растворе диизоцианата в обезвоженном этилацетате, а затем тщательно диспергируют в двухлопастном высокоскоростном смесителе до полного удаления этилацетата. Смешение порошкообразных графита и стабилизаторов с предварительно высушенным гранулятом ПОМ осуществляют непосредственно перед компаундированием в расплаве.Examples No. 2-5 characterize the compositions and properties of polyacetal nanocomposites obtained in accordance with claim 1. The sequence of operations during the preparation, processing of nanocomposites and testing of experimental samples is completely similar to those described in Example 1. The difference is only in the composition of the nanofiller, as well as the additional introduction of a POM stabilizer in the nanocomposite. Before obtaining a mechanical mixture of components, the graphite used as a nanofiller is treated in a solution of diisocyanate in anhydrous ethyl acetate, and then it is carefully dispersed in a two-blade high-speed mixer until the ethyl acetate is completely removed. Powdered graphite and stabilizers are mixed with pre-dried POM granulate immediately before melt compounding.
Примеры № 6-13 характеризуют составы и свойства полиацетальных нанокомпозитов, полученных в соответствии с п.2 формулы изобретения. Они отличаются от примеров № 2-5 тем, что в состав композитов дополнительно вводят лубрикант или смесь лубрикантов. Их введение в нужном количестве осуществляют в основную загрузочную воронку экструдера Т88К-35/40.Examples No. 6-13 characterize the compositions and properties of polyacetal nanocomposites obtained in accordance with paragraph 2 of the claims. They differ from examples No. 2-5 in that a lubricant or a mixture of lubricants is additionally added to the composition of the composites. Their introduction in the right amount is carried out in the main loading funnel of the T88K-35/40 extruder.
Примеры № 14, 15 отличаются от примеров № 2-5 тем, что концентрации компонентов (графита и стабилизатора) находятся вне интервала их оптимальных значений.Examples No. 14, 15 differ from examples No. 2-5 in that the concentrations of the components (graphite and stabilizer) are outside the range of their optimal values.
Анализ экспериментальных данных, представленных в таблице, позволяет сделать следующие выводы.Analysis of the experimental data presented in the table allows us to draw the following conclusions.
1. Изобретение позволяет получать полиацетальные нанокомпозиты, которые обладают комплексом улучшенных механических и триботехнических свойств по сравнению с прототипом: прочность при растяжении повышается на ~15-20%, ударная вязкость на ~50-80%, коэффициент трения снижается на ~510%, а скорость изнашивания на ~10-40%.1. The invention allows to obtain polyacetal nanocomposites, which have a complex of improved mechanical and tribotechnical properties compared with the prototype: tensile strength increases by ~ 15-20%, impact strength by ~ 50-80%, the friction coefficient decreases by ~ 510%, and wear rate by ~ 10-40%.
2. При введении в состав лубрикантов согласно п.2 формулы изобретения (примеры № 6-13) наблюдается дополнительное улучшение комплекса показателей анализируемых свойств, особенно триботехнических (коэффициент трения дополнительно снижается на 5-10%, а износостойкость повышается в ~1,6 раза).2. When introducing into the composition of the lubricants according to claim 2 of the claims (examples No. 6-13) there is an additional improvement in the set of indicators of the analyzed properties, especially tribological (the friction coefficient is further reduced by 5-10%, and the wear resistance increases by ~ 1.6 times )
Изобретение эффективно при использовании различных лубрикантов из числа оговоренных в формуле или их сочетаний.The invention is effective when using various lubricants from the number specified in the formula or combinations thereof.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в следующем. Обработка графита диизоцианатом в условиях его интенсивного диспергирования до наночастиц способствует интенсификации адгезионного взаимодействия с макромолекулами ПОМ при компаундировании в расплаве. Степень диспергирования графита в виде наноразмерных агрегатов (размер до 100 нм) при этом возрастает. Вследствие этого в матрице ПОМ видимо превалируют частицы графита с нанометровым диапазоном размеров по отношению к частицам с мезо- и микроразмерной дисперсностью. Структурная модификация матрицы ПОМ наноразмерными частицами графита оказывает нуклеирующее влияние на кристаллизацию макромолекул, что способствует улучшению триботехнических характеристик. Рост показателей механических свойств - следствие как интенсификации адгезионного взаимодействия макромолекул с поверхностью частиц графита, так и повышения степени кристалличности матричного ПОМ, сохранение молекулярной массы которого на стадиях компаундирования и переработки из расплава обеспечивается добавками стабилизаторов.The technical result achieved by using the invention is as follows. The treatment of graphite with diisocyanate under conditions of its intense dispersion to nanoparticles contributes to the intensification of adhesive interaction with POM macromolecules during compounding in the melt. The degree of dispersion of graphite in the form of nanoscale aggregates (size up to 100 nm) increases. As a result, graphite particles with a nanometer size range with respect to particles with meso- and micro-sized dispersion apparently prevail in the POM matrix. Structural modification of the POM matrix by nanosized graphite particles has a nucleating effect on the crystallization of macromolecules, which contributes to the improvement of tribotechnical characteristics. The increase in mechanical properties is a consequence of both the intensification of the adhesive interaction of macromolecules with the surface of graphite particles, and an increase in the crystallinity of the matrix POM, the molecular weight of which is maintained at the compounding and processing stages from the melt by stabilizer additives.
Введение в состав полиацетального нанокомпозита лубрикантов, состав и концентрация которых оговорены в п.2 формулы изобретения, способствует дополнительному заметному улучшению показателей триботехнических свойств без ухудшения прочностных показателей вследствие улучшения равномерности молекулярного распределения диизоцианата и интенсификации по этой причине адгезионного взаимодействия наполнителя с полиацетальной матрицей.The introduction of lubricants into the composition of the polyacetal nanocomposite, the composition and concentration of which are specified in paragraph 2 of the claims, contributes to an additional noticeable improvement in the indicators of tribological properties without deterioration of strength indicators due to the improvement of the uniformity of the molecular distribution of diisocyanate and the intensification of the adhesive interaction of the filler with the polyacetal matrix for this reason.
Совокупность отличительных признаков заявляемого технического решения позволяет получить ранее неизвестный эффект, выражающийся в том, что совместное введение в ПОМ наноразмерных частиц графита, предварительно обработанных диизоцианатом и измельченных совместно со стабилизатором термической и термоокислительной деструкции макромолекул, обеспечивает одновременное улучшение механических и триботехнических свойств материала, что неочевидно и явным образом не следует из достигнутого уровня технологии полимерных нанокомпозитов.The combination of distinctive features of the proposed technical solution allows to obtain a previously unknown effect, which is expressed in the fact that the combined introduction into POM of nanosized graphite particles pretreated with diisocyanate and crushed together with a stabilizer of thermal and thermooxidative degradation of macromolecules provides a simultaneous improvement of the mechanical and tribological properties of the material, which is not obvious and obviously does not follow from the achieved level of technology of polymer nanocomposites.
Неочевидность изобретения дополняется выполнением оригинальных и не следующих из уровня известных материаловедческих решений, которые оговорены в зависимом пункте формулы изобретения.The non-obviousness of the invention is complemented by the implementation of the original and not following from the level of known materials science solutions, which are stipulated in the dependent claim.
Таким образом, предложенное техническое решение эффективно и может быть реализовано на практике при применении серийного компаундирующего оборудования - экструзионно-грануляционной линии на базе двухшнекового экструдера с конфигурацией шнеков, обеспечивающих высокую степеньThus, the proposed technical solution is effective and can be implemented in practice using serial compounding equipment — an extrusion-granulation line based on a twin-screw extruder with a screw configuration that provides a high degree of
- 3 024002 диспергирования твердых частиц, в том числе нанометрового диапазона размеров в полимерной матрице. Изобретение будет использовано при изготовлении материалов для деталей узлов трения машин и механизмов, в частности вкладышей шаровых опор автотракторной техники.- 3 024002 dispersion of solid particles, including the nanometer range of sizes in the polymer matrix. The invention will be used in the manufacture of materials for parts of friction units of machines and mechanisms, in particular inserts of ball bearings of automotive vehicles.
Источники информации.Information sources.
1. Берлин А.А., Дебердеев Р.Я., Перухин Ю.В., Гаринов Р.М. Полиоксиметилены. - М.: Наука, 2008.1. Berlin A.A., Deberdeev R.Ya., Perukhin Yu.V., Garinov R.M. Polyoxymethylene. - M.: Science, 2008.
2. АасНагатлсНапап! 8. Тйоп§уа1 8., РйийЪарйап А. Ейес! о£ раг1ас1е л/ез о£ ζίπο охи1е оп шесЬашса1, 1йегта1 ап1 тогрйо1оц1са1 ргорегкез о£ ро1уохутеГйу1епе ζιιιυ о\и1е папо-сотрозкез. Ро1утег 1ез1тц. 2008. ν. 27, р. 971-976.2. AasNagatlsNapap! 8. Thiopgua1 8., Riyiyarjap A. Yeyes! £ ра 1 1 ас л / о о £ ί ί ί ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох ох пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап пап. Ро1утег 1з1тц. 2008. ν. 27, p. 971-976.
3. Патент США 2011 /0237727А1. МПК С08У 3/20, С08К 5/103. Опубл. 29.10.2011.3. US Patent 2011 / 0237727A1. IPC S08U 3/20, S08K 5/103. Publ. 10/29/2011.
4. Хтотеп ΖΕ, 1ап Уе. 81гпс1иге ап1 тесйашса1 ргорегРез о£ ро1уохутеГйу1епе/ти1Г1-№а11еб сагЬоп папоГиЪе сотрозкез. Сотрозкез: Раг1 В, 2011, ν. 42, р. 926-933.4. Hottep ΖΕ, 1ap Ue. 81gps1ige ap1 tesyassa1 regregrez about ро 1 1 ох ох ох ох / / / / ти ти 1---еб еб пап пап сот сот сот сот сот sotrozkez. Sotrozkez: Pag1 B, 2011, ν. 42, p. 926-933.
5. 8ип Б.-Н, Уапд Ζ.-С., Ι,ι Х.-Н. Месйашса1 ап1 ТпЬо1оц1са1 Ргорегкез о£ Ро1уохутеГйу1епе Мобтйеб ^кЬ ЫапорагЕс1ез ап1 8о1И БиЪг1сап1з, Ро1ут. Епд. 8ск, 2008, ν. 48, р. 1824-1832 (прототип).5.8ip B.-N, Wapd Ζ.-S., Ι, ι H.-N. Messiahs1 ap1 Tl0o1s1sa1 Rogoregkez £ Po1uohutGyu1e Mobtjebu ап ап ора г г г 1 ап ап 1 8 8 8 о И И И И Би Ъ 1 са,,,, 1 1 ут ут. Epd 8sk, 2008, ν. 48, p. 1824-1832 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201400908A EA024002B1 (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Polyacetal nanocomposite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201400908A EA024002B1 (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Polyacetal nanocomposite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201400908A1 EA201400908A1 (en) | 2015-11-30 |
| EA024002B1 true EA024002B1 (en) | 2016-08-31 |
Family
ID=54704918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201400908A EA024002B1 (en) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | Polyacetal nanocomposite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA024002B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608482A3 (en) * | 1975-09-10 | 1978-05-25 | Дегусса (Фирма) | Heat-stable moulding composition |
| JP2000129081A (en) * | 1998-10-28 | 2000-05-09 | Oiles Ind Co Ltd | Polyacetal resin composition and plain bearing used in copier or the like |
| RU2350631C2 (en) * | 2003-01-15 | 2009-03-27 | Циба Спешиалти Кемикэлз Холдинг Инк. | Stabilisation of thermoplastic nanocomposites |
| US20100093901A1 (en) * | 2006-12-25 | 2010-04-15 | Kuniaki Kawaguchi | Polyacetal resin composition and molded article thereof |
-
2014
- 2014-05-08 EA EA201400908A patent/EA024002B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608482A3 (en) * | 1975-09-10 | 1978-05-25 | Дегусса (Фирма) | Heat-stable moulding composition |
| JP2000129081A (en) * | 1998-10-28 | 2000-05-09 | Oiles Ind Co Ltd | Polyacetal resin composition and plain bearing used in copier or the like |
| RU2350631C2 (en) * | 2003-01-15 | 2009-03-27 | Циба Спешиалти Кемикэлз Холдинг Инк. | Stabilisation of thermoplastic nanocomposites |
| US20100093901A1 (en) * | 2006-12-25 | 2010-04-15 | Kuniaki Kawaguchi | Polyacetal resin composition and molded article thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201400908A1 (en) | 2015-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12007001B2 (en) | Cellulose-containing gear | |
| Dutta et al. | Investigation of morphology, mechanical, dynamic mechanical and thermal behaviour of blends based on ethylene vinyl acetate (EVA) and thermoplastic polyurethane (TPU) | |
| RU2437903C2 (en) | Composite oil-and-petrol resistant, wear- and frost-resistant material | |
| Zhang et al. | The properties of rice bran carbon/nitrile‐butadiene rubber composites fabricated by latex compounding method | |
| Chuayjuljit et al. | Preparation and characterization of epoxidized natural rubber and epoxidized natural rubber/carboxylated styrene butadiene rubber blends | |
| Wisojodharmo et al. | The influence of natural rubber–butadiene rubber and carbon black type on the mechanical properties of tread compound | |
| Sridharan et al. | Effect of silica loading and coupling agent on wear and fatigue properties of a tread compound | |
| Bashir et al. | Structural, viscoelastic, and vulcanization study of sponge ethylene–propylene–diene monomer composites with various carbon black loadings | |
| Kapgate et al. | Effect of silane integrated sol–gel derived in situ silica on the properties of nitrile rubber | |
| Wang et al. | Hybrid silane technology in silica-reinforced tread compound | |
| Mishra et al. | Exploring preferential association of laponite and cloisite with soft and hard segments in TPU‐clay nanocomposite prepared by solution mixing technique | |
| Ostad‐Movahed et al. | Comparing effects of silanized silica nanofiller on the crosslinking and mechanical properties of natural rubber and synthetic polyisoprene | |
| EA024002B1 (en) | Polyacetal nanocomposite | |
| Li et al. | Friction-reducing and vibration-absorbing performances on a novel thermoplastic bearing material reinforced by nano-WS2 and UHMWPE | |
| Ghari et al. | Natural rubber hybrid nanocomposites reinforced with swelled organoclay and nano-calcium carbonate | |
| Harea et al. | Study of friction and wear of thermoplastic vulcanizates: the correlation with abraded surfaces topology | |
| Panin et al. | Mechanical and tribotechnical characteristics of nanocomposites based on mixture of ultrahigh molecular weight polyethylene and polypropylene | |
| Onyeagoro | Effect of zinc oxide level and blend ratio on vulcanizate properties of blend of natural rubber and acrylonitrile-butadiene rubber in the presence of epoxidized natural rubber | |
| Begum | Use of antioxidant-modified precipitated silica in natural rubber | |
| Yao et al. | Vulcanizates of epoxidized trans-polyisoprene: morphology, mechanical and dynamic properties | |
| RU2688517C1 (en) | Antifriction polyamide composition | |
| Halász et al. | Novel bifunctional additive for rubbers: Cyclic butylene terephthalate oligomer | |
| Harikrishna Kumar et al. | Influence of dual filler reinforcement on the curing and tribo-mechanical behaviour of natural rubber nanocomposite for tire tread application | |
| Raiati et al. | Effect of filler type and content on physical and mechanical properties of NR/SBR nanocomposite blend | |
| Porobić et al. | Hybrid materials based on rubber blend nanocomposites |
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 TJ TM RU |