RU2175335C2

RU2175335C2 - Method of preparing friction polymeric materials

Info

Publication number: RU2175335C2
Application number: RU99109450A
Authority: RU
Inventors: В.А. Лапицкий; В.И. Колесников; А.П. Сычев; И.В. Колесников; И.А. Нахимович
Original assignee: Лапицкий Валентин Александрович; Колесников Владимир Иванович; Сычев Александр Павлович; Колесников Игорь Владимирович; Нахимович Ирина Алексеевна
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2001-10-27

Abstract

FIELD: chemistry of polymers. SUBSTANCE: described is method of preparing friction polymeric materials by prerolling binder based on butadiene or butadiene-nitrile rubbers with resin melt comprising epoxy diane resin having molecular weight from 340 to 1000 (A) with 4,4'-dioxydiphenyl sulfonyl (B) and with phenol-formaldehyde novolac (C) at A:B:C ratio from 55:5: 40 to 70:10:20. Rubber to resin melt ratio varies from 20:80 to 90:10. Friction polymeric material comprises, wt.pts: binder, 100; vulcanizing additives; sulfur, 1-12; captax, 0.5- 3.0; thiuram, 0.05-0.8; powder filler, 100-360; and fibrous filler, 50-150. The resulting friction polymeric material has improved wear resistance, strength, durability of braking conjugation. EFFECT: more efficient preparation method. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов, экскаваторов, подъемных кранов, дисков сцепления и других изделий. The invention relates to a method for producing friction polymer materials and can be used in the manufacture of brake pads for railway cars, excavators, cranes, clutch discs and other products.

Известны фрикционные полимерные материалы на основе асбестового волокна, пропитанного водно-эмульсионными и водно-спиртовыми фенолоформальдегидными смолами (см. В. В.Коршак. "Технология пластических масс". Изд. "Химия", М. 1985 г. , стр. 276...278). Описанные в источнике материалы обладают сравнительно высокими прочностными свойствами. Недостатками их являются сложная и трудоемкая технология получения - смешение, многократное прессование на гидравлическом прессе сырой массы и ее последующая длительная обработка на бесфрикционных вальцах и дальнейшая сушка в вакуум-сушилках, а также недостаточно высокий коэффициент трения - 0,3...0,33. Known friction polymer materials based on asbestos fiber, impregnated with water-emulsion and water-alcohol phenol-formaldehyde resins (see V. V. Korshak. "Technology of plastics." Publishing house "Chemistry", M. 1985, p. 276. ..278). The materials described in the source have relatively high strength properties. Their disadvantages are the complex and time-consuming production technology - mixing, multiple pressing on a hydraulic press of wet mass and its subsequent long-term processing on frictionless rollers and further drying in vacuum dryers, as well as a low friction coefficient of 0.3 ... 0.33 .

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является получение фрикционных полимерных материалов путем вальцевания бутадиеновых и бутадиеннитрильных каучуков со смолами, вулканизирующими добавками и смесью наполнителей - минеральных порошков, асбеста, латунной стружки (см. "Энциклопедия полимеров", т. 3, изд. "Советская энциклопедия", М., 1977, стр. 786...788). The closest prototype of the proposed technical solution is to obtain friction polymer materials by rolling butadiene and butadiene nitrile rubbers with resins, vulcanizing additives and a mixture of fillers - mineral powders, asbestos, brass chips (see "Encyclopedia of Polymers", vol. 3, ed. "Soviet Encyclopedia , M., 1977, p. 786 ... 788).

Получаемые по данному способу фрикционные полимерные материалы позволяют получать изделия с коэффициентом трения на 20...30% выше, чем пропиткой асбеста фенольными смолами, а процесс получения материала по трудоемкости в несколько раз ниже. Однако и этот способ имеет ряд существенных недостатков, в частности низкие прочностные показатели получаемых изделий - пределы прочности при изгибе и сжатии составляют 15 и 35 МПа соответственно, что намного ниже, чем при пропитке фенольными смолами. Кроме того, они имеют недостаточную износостойкость и сильно изнашивают металлическое контртело, что ведет к уменьшению долговечности тормозного сопряжения. Obtained by this method, friction polymeric materials make it possible to obtain products with a friction coefficient of 20 ... 30% higher than asbestos impregnation with phenolic resins, and the process of obtaining the material by labor input is several times lower. However, this method also has a number of significant drawbacks, in particular, low strength characteristics of the products obtained — tensile strengths in bending and compression are 15 and 35 MPa, respectively, which is much lower than when impregnated with phenolic resins. In addition, they have insufficient wear resistance and greatly wear out the metal counterbody, which leads to a decrease in the durability of the brake mating.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение прочностных показателей, а также износостойкости и долговечности тормозного сопряжения. The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, increase strength indicators, as well as wear resistance and durability of the brake mating.

Способ получения фрикционных полимерных материалов путем вальцевания связующего на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков со смолами, вулканизирующими добавками и смесью наполнителей - порошкового и волокнистого, отличающийся тем, что в качестве связующего используют каучук, предварительно обработанный на вальцах с тройным продуктом взаимодействия, полученным сплавлением эпоксидной диановой смолы с ММ от 340 до 1000 (А) с 4,4'-диоксидифенилсульфоном (Б) и с фенолоформальдегидным новолаком (В) при соотношении А: Б: В от 55:5:40 до 70:10:20, при этом соотношение каучуков и тройного продукта взаимодействия составляет от 20:80, а в качестве вулканизирующих добавок используют смесь компонентов - серы, каптакса - 2 меркаптобензотиазола, тиурама-тиурамсульфида, при следующем соотношении исходных компонентов при получении фрикционного полимерного материала (вес.ч.):
Вышеуказанное связующее - 100
Сера - 1-12
Каптакс - 0,5-3,0
Тиурам - 0,05-0,8
Порошковый наполнитель - 100-360
Волокнистый наполнитель - 50-150
Тройной продукт взаимодействия получен авторами и способ его получения впервые приводится в данном изобретении.A method of producing friction polymer materials by rolling a binder based on butadiene or butadiene nitrile rubbers with resins, vulcanizing additives and a mixture of powder and fibrous fillers, characterized in that the rubber used is a binder pretreated on rollers with a triple interaction product obtained by fusion of epoxy diane resins with MM from 340 to 1000 (A) with 4,4'-dioxidiphenylsulfone (B) and with phenol-formaldehyde novolac (C) at a ratio of A: B: C from 55: 5: 40 to 70: 1 0:20, while the ratio of rubbers and the ternary interaction product is from 20:80, and as a vulcanizing additive, a mixture of components — sulfur, captax — 2 mercaptobenzothiazole, thiuram-thiuramsulfide is used, with the following ratio of the starting components upon receipt of the friction polymer material (weight .h.):
The above binder - 100
Sulfur - 1-12
Kaptax - 0.5-3.0
Tiuram - 0.05-0.8
Powder filler - 100-360
Fibrous filler - 50-150
A triple product of the interaction obtained by the authors and the method of its production are first described in this invention.

ПРИМЕР 1
Получение продукта взаимодействия трех компонентов
В реактор, снабженный обогревателем и мешалкой, загружают 70 вес. ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-16 с ММ = 550 и содержанием эпоксидных групп 17% и нагревают до температуры 90^oC, после чего загружают при перемешивании 10 вес. ч. 4,4'-диоксидифенилсульфона. Смесь перемешивают до полного растворения последнего. Затем температуру поднимают до 110^oC и загружают 20 вес. ч. измельченного фенолоформальдегидного новолака марки СФ-010. Массу перемешивают в течение 60 мин до образования прозрачного однородного продукта, после чего выливают на противень и охлаждают. Получают 98 вес. ч. продукта.EXAMPLE 1
Getting the product of the interaction of the three components
In the reactor, equipped with a heater and a stirrer, load 70 weight. including epoxy Dianova resin brand ED-16 with MM = 550 and the content of epoxy groups 17% and heated to a temperature of 90 ^o C, and then loaded with stirring 10 weight. including 4,4'-dioxidiphenylsulfone. The mixture is stirred until complete dissolution of the latter. Then the temperature is raised to 110 ^o C and load 20 weight. including crushed phenol-formaldehyde novolak brand SF-010. The mass is stirred for 60 minutes until a clear, uniform product is formed, after which it is poured onto a baking sheet and cooled. Get 98 weight. hours of product.

Продукт имеет следующие характеристики:
внешний вид - твердый светло-коричневый, прозрачный продукт;
содержание эпоксидных групп - 5%;
температура плавления - 80^oC.The product has the following characteristics:
appearance - solid light brown, transparent product;
the content of epoxy groups is 5%;
melting point - 80 ^o C.

ПРИМЕР 1
Получение фрикционного полимерного материала
Бутадиенакрилонитрильный каучук марки СКН-26 в количестве 70 вес.ч. подвергается обработке на вальцах с фрикцией 1,3 при температуре 70^oC в течение 5 мин. Затем добавляют 30 вес. ч. тройного продукта взаимодействия и вальцуют в течение 10 мин при 80^oC до образования прозрачной пленки. Далее последовательно вводят вулканизирующие добавки: 0,4 вес. ч. серы, 0,08 вес. ч. каптакса (химическое название - 2 меркаптобензотиазол), 0,05 вес. ч. тиурама (химическое название - тиурамсульфид) и смесь наполнителей: 240 вес. ч. барита, 75 вес. ч. асбеста с длиной волокна 0,5...5 мм. После введения указанных компонентов смесь вальцуют при той же температуре в течение 8 минут с трехразовым подрезанием вальцуемой массы.EXAMPLE 1
Obtaining friction polymer material
SKN-26 butadiene acrylonitrile rubber in an amount of 70 parts by weight subjected to processing on rollers with a friction of 1.3 at a temperature of 70 ^o C for 5 minutes Then add 30 weight. including the triple product of the interaction and roll for 10 min at 80 ^o C to form a transparent film. Then sequentially injected vulcanizing additives: 0.4 weight. including sulfur, 0.08 weight. including captax (chemical name - 2 mercaptobenzothiazole), 0.05 weight. including tiuram (chemical name - thiuramsulfide) and a mixture of fillers: 240 weight. including barite, 75 weight. including asbestos with a fiber length of 0.5 ... 5 mm. After the introduction of these components, the mixture is rolled at the same temperature for 8 minutes with three times cutting of the rolling mass.

Полученный таким образом фрикционный полимерный материал перерабатывают в изделия путем прессования в пресс-формах или экструзией. Температура вулканизации материала 150^oC. Выдержка 2 мин на каждый миллиметр толщины. Свойства изделий приведены в табл. 2.The friction polymer material thus obtained is processed into articles by compression molding or extrusion. The vulcanization temperature of the material is 150 ^o C. Exposure is 2 minutes per millimeter of thickness. The properties of the products are given in table. 2.

ПРИМЕРЫ 2. . .8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменение состава и параметров в соответствии с табл. 1. EXAMPLES 2.. .8 carried out analogously to example 1 with a change in composition and parameters in accordance with table. 1.

Свойства пресс-изделий в сравнении с прототипом приведены в табл. 2. The properties of the press products in comparison with the prototype are given in table. 2.

Как видно из табл. 2, прочностные показатели изделий по заявляемому техническому решению в 2...4 раза выше, чем у прототипа. Одновременно при этом повышается коэффициент трения и улучшается сопротивление износу, что повышает долговечность тормозного сопряжения. As can be seen from the table. 2, the strength characteristics of the products according to the claimed technical solution is 2 ... 4 times higher than that of the prototype. At the same time, the friction coefficient increases and the wear resistance improves, which increases the durability of the brake mating.

Claims

A method of producing friction polymer materials by rolling a binder based on butadiene or butadiene nitrile rubbers with resins, vulcanizing additives and a mixture of powder and fibrous fillers, characterized in that the rubber used is a binder pretreated on rollers with a triple interaction product obtained by fusion of epoxy diane resins with MM from 340 to 1000 (A) with 4.4 'dioxidiphenylsulfone (B) and with phenol-formaldehyde novolac (C) with a ratio of A: B: C from 55: 5: 40 to 70: 1 0:20, while the ratio of rubbers and the ternary interaction product is from 20:80 to 90:10, and as a vulcanizing additive, a mixture of components — sulfur, captax — 2 mercaptobenzothiazole, thiuram — thiuramsulfide is used, with the following ratio of the starting components upon receipt of friction polymer material, weight. h:
The above binder - 100
Sulfur - 1 - 12
Kaptax - 0.5 - 3.0
Tiuram - 0.05 - 0.8
Powder filler - 100 - 360
Fibrous filler - 50 - 150d