RU2016017C1

RU2016017C1 - Composition for manufacturing constructional material

Info

Publication number: RU2016017C1
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Дорошенко; Т.В. Комарова; З.Ф. Сайкина; С.Г. Куликова; Л.Б. Аллахвердиева; Л.Л. Сусова; В.Ф. Кошелев
Original assignee: Сайкина Зоя Федоровна; Аллахвердиева Людмила Борисовна
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: machine building. SUBSTANCE: the claimed composition for manufacture constructional materials comprises (wt %): 40-70 an ammonium salt of oligoamidoacid as the binder; and 17-34 graphite; 9-18 molybdenum; 2-4 polytetrafluoroethylene; 2-4 yttrium oxide as the fillers. EFFECT: improved properties of the composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области конструкционных термо- и теплостойких материалов и может найти применение в машиностроении, при изготовлении узлов трения, работающих при высоких температурах. The invention relates to the field of structural heat- and heat-resistant materials and can find application in mechanical engineering, in the manufacture of friction units operating at high temperatures.

Известна композиция, включающая олигомерное полиимидное связующее на основе полиаминофенилена и малеинового ангидрида и углеродный наполнитель (графит и оксид кадмия). Однако материалы на ее основе имеют недостаточно высокие физико-механические показатели, которые ухудшаются в процесе длительной эксплуатации. A known composition comprising an oligomeric polyimide binder based on polyaminophenylene and maleic anhydride and a carbon filler (graphite and cadmium oxide). However, materials based on it have insufficiently high physical and mechanical properties, which deteriorate during long-term operation.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является композиция для конструкционных материалов, включающая в качестве связующего ароматический полиамид и наполнитель: графит, дисульфид молибдена, фторопласт, оксид иттрия. Однако материал характеризуется довольно низкой теплостойкостью, в пределах 270^оС, что не позволяет его использовать в условиях повышенных тепловых нагрузок в области температур выше 300^оС.The closest in technical essence and the achieved result is a composition for structural materials, including as a binder an aromatic polyamide and a filler: graphite, molybdenum disulfide, fluoroplast, yttrium oxide. However, the material is characterized by a relatively low heat resistance in the range of 270 ^{° C,} which does not allow its use under conditions of high thermal stress at temperatures above 300 ° ^C.

Целью изобретения является повышение теплостойкости до температур не менее 350^оС.The aim of the invention is to increase heat resistance to temperatures of at least 350 ^about C.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для конструкционных материалов, содержащая связующее на основе олигоамидокислоты и наполнитель на основе графита, в качестве связующего содержит аммониевую соль олигоамидокислоты, а наполнитель на основе графита дополнительно содержит дисульфид молибдена, ПТФЭ и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аммониевая соль олигоамидокислоты 40-70 Графит 17-34 Дисульфид молибдена 9-18 ПТФЭ 2-4 Оксид иттрия 2-4
Аммониевую соль олигоамидокислоты получают в среде инертного растворителя (предпочтительнее в высокополярных апротонных растворителях амидного типа: диметилформамид, диметилацетамид и т.д.), обычно при комнатной температуре согласно схеме:

+

где R =

R¹=

CH

m - мольное соотношение компонентов (6 - 10).This goal is achieved by the fact that the composition for structural materials containing a binder based on oligoamido acid and a filler based on graphite contains ammonium salt of oligoamido acid as a binder, and a filler based on graphite additionally contains molybdenum disulfide, PTFE and yttrium oxide in the following ratio of components, wt .%:
Ammonium salt of oligoamido acids 40-70 Graphite 17-34 Molybdenum disulfide 9-18 PTFE 2-4 Yttrium oxide 2-4
The ammonium salt of oligoamido acid is obtained in an inert solvent (preferably in highly polar aprotic solvents of the amide type: dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), usually at room temperature according to the scheme:

+

where R =

R ¹ =

CH

m is the molar ratio of components (6 - 10).

Увеличение температурного интервала работоспособности предлагаемой композиции объясняется тем/ что в качестве связующего при ее изготовлении используют термореактивный полиамид пространственно-сетчатого строения/ который характеризуется высокой тепло- и термостойкостью/ причем его теплостойкость находится на уровне его термостойкости и составляет 450-470^o . В материале прототипа в качестве связующего используется термопластичный полиамид - полиметафениленизофталамид - фенилон/ который характеризуется высокой термостойкостью (450-460^oС) и довольно низкой деформационной теплостойкостью (270^оС), что не позволяет его использовать при температурах выше 270^оС.The increase in the temperature range of the health of the proposed composition is due to the fact that as a binder in its manufacture using a thermosetting polyamide of a spatial-mesh structure / which is characterized by high heat and heat resistance / and its heat resistance is at the level of its heat resistance and is 450-470 ^o . In the material of the prototype, a thermoplastic polyamide - polymethaphenyleneisophthalamide - phenylone / is used as a binder, which is characterized by high heat resistance (450-460 ^o С) and rather low deformation heat resistance (270 ^о С), which does not allow it to be used at temperatures above 270 ^о С.

Технология получения композийий заключается в следующем. The technology for producing composites is as follows.

П р и м е р 1. В смесильную машину (с Z-образными лопастями реверсивного типа) дозируют порошки: 1,7 кг (17 мас.%) графита марки МГ (ТУ 20-86-76) с размерами частиц от 500 до 90 мкм - 50 мас.%, от 90 до 3 мкм - 50 мас. %, 0,9 кг (9 мас.%) дисульфида молибдена (ТУ 48-19-133-75) с размерами частиц 7 мкм и менее, 0,2 кг (2 мас.%. ПТФЭ (фторопласт-4) ГОСТ 10007-80), предварительно дважды пропущенного через дисковую мельницу, 0,2 кг (2 мас.% ) оксида иттрия (РЭТУ 1072-63), 7 кг (70 мас.%) аммониевой соли олигоамидокислоты (связующее, m = 8). EXAMPLE 1. Powders are metered into a mixing machine (with Z-shaped blades of a reversible type): 1.7 kg (17 wt.%) Of graphite grade MG (TU 20-86-76) with particle sizes from 500 to 90 microns - 50 wt.%, From 90 to 3 microns - 50 wt. %, 0.9 kg (9 wt.%) Molybdenum disulfide (TU 48-19-133-75) with particle sizes of 7 microns or less, 0.2 kg (2 wt.%. PTFE (fluoroplast-4) GOST 10007 -80), previously twice passed through a disk mill, 0.2 kg (2 wt.%) Of yttrium oxide (RETU 1072-63), 7 kg (70 wt.%) Of the ammonium salt of oligoamido acid (binder, m = 8).

Указанные компоненты перемешивают (в течение 30 мин) после чего производят сушку пресс-композиции в вакуумном сушильном шкафу по следующему режиму:
Нагрев до 200^оС и выдержка при этой температуре в течение 2 ч.These components are mixed (for 30 minutes) and then the press composition is dried in a vacuum oven in the following mode:
Heating to 200 ^{° C} and holding at this temperature for 2 hours.

Нагрев до 250^оС и выдержка при этой температуре в течение 1 ч
Нагрев до 300^оС и выдержка при этой температуре в течение 1,25 ч.Heating to 250 ^{° C} and holding at this temperature for 1 hour
Heating to 300 ^{° C} and holding at this temperature for 1.25 h.

Полученную по указанной технологии композицию измельчают в шаровой мельнице до величины частиц менее 0,5 мм и перерабатывают в иделия методом горячего прессования при температуре 320-360^оС, давлении 50-90 МПа и выдержке при этих условиях в течение 1-1,5 мин на 1 мм толщины изделия. По технологии, описанной в примере 1, изготавливают смеси различных композиционных составов (примеры 2, 3, 4 и 5).The resulting composition of this technology is ground in a ball mill to a particle size less than 0.5 mm and processed into ideles by hot pressing at a temperature of 320-360 ^C and a pressure of 50-90 MPa and holding at these conditions for 1-1.5 min per 1 mm of product thickness. According to the technology described in example 1, mixtures of various composite compositions are made (examples 2, 3, 4 and 5).

Рецептурные составы композиций 1-5 приведены в табл. 1. Prescription compositions of compositions 1-5 are given in table. 1.

В процессе термообработки и переработки связующее претерпевает химические изменения, приводящие к образованию полиимидной матрицы пространственно-сетчатого строение, согласно схеме:
I

Скорость изнашивания и коэффициенты трения предложенного и известного материалов определяли на машине торцевого трения при скорости скольжения 1 м/с и удельном давлении 1 МПа.In the process of heat treatment and processing, the binder undergoes chemical changes, leading to the formation of a polyimide matrix of a spatial-mesh structure, according to the scheme:
I

The wear rate and the friction coefficients of the proposed and known materials were determined on the mechanical friction machine at a sliding speed of 1 m / s and a specific pressure of 1 MPa.

Теплостойкость и термофрикционные свойства предложенной и известной композиций представлены в табл. 2. Heat resistance and thermofriction properties of the proposed and known compositions are presented in table. 2.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что предлагаемая композиция работоспособна до температур 400^оС, при которых известная композиция не работает.Given in the table. 2 show that the proposed composition is operable to temperatures of ^about 400 C, at which the known composition does not work.

Claims

COMPOSITION FOR MANUFACTURE OF STRUCTURAL MATERIAL, containing a binder, graphite, molybdenum disulfide, polytetrafluoroethylene, yttrium oxide, characterized in that it contains an ammonium salt of oligoamido acid as a binder in the following ratio of components, wt.%:
Ammonium salt of oligoamido acids 40 - 70
Graphite 17 - 34
Molybdenum disulfide 9-18
Polytetrafluoroethylene 2 - 4
Yttrium oxide 2 - 4