RU2526989C2 - Антифрикционная композиция - Google Patents
Антифрикционная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526989C2 RU2526989C2 RU2012146929/05A RU2012146929A RU2526989C2 RU 2526989 C2 RU2526989 C2 RU 2526989C2 RU 2012146929/05 A RU2012146929/05 A RU 2012146929/05A RU 2012146929 A RU2012146929 A RU 2012146929A RU 2526989 C2 RU2526989 C2 RU 2526989C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tin
- composition
- metal powder
- carbon fabric
- molybdenum disulfide
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к наполненным полимерным материалам, в частности к материалам на основе углеродного тканого армирующего материала и эпоксидного термореактивного полимерного связующего. Антифирикционный материал включает углеродную ткань из волокон с фиксированным размером кристаллитов по базисной плоскости и толщиной пакета с фиксированным числом базисных плоскостей, пропитанную композицией эпоксидной смолы, металлического порошка олова или оловянного баббита дисперсностью 5-100 мкм, дисульфида молибдена дисперсностью 0,6-0,7 мкм, взятого в соотношении к металлическому порошку 1:2. Компоненты материала взяты в соотношении (мас.%): углеродная ткань 46,3-56,6, эпоксидная смола 37,8-46,3, порошок олова или оловянного баббита 3,8-4,9, дисульфид молибдена 1,9-2,45, при этом суммарное содержание металлического порошка и дисульфида молибдена составляет 5,7-7,35 мас.%. Изобретение позволяет повысить прочность материала при сжатии, модуль упругости, снижения интенсивности изнашивания для деталей трения. 1 табл., 9 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к наполненным полимерным композициям, в частности к полимерным композициям на основе углеродного тканого армирующего материала и эпоксидного (термореактивного) полимерного связующего.
Указанная композиция предназначена для изготовления тяжелонагруженных тихоходных изделий антифрикционного назначения, работающих в воде в экстремальных условиях при совместном действии максимальных гидростатических давлений (до 120 МПа), контактных давлений, действующих в узле трения до 100 МПа (кратковременно до 200 МПа) в паре с контртелами, изготовленными из титановых сплавов, например, для подшипников рулей глубоководных аппаратов.
Известна антифрикционная композиция, включающая углеродную ткань и полимерное термореактивное связующее, в частности эпоксидную смолу [RU №2153107, МПК C08L 63/00, 2000]. Углеродная ткань имеет средний размер кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщину базисных плоскостей 1,0-4,0 нм. Данная композиция обладает высокой прочностью, износостойкостью при трении в воде по контртелам из титановых сплавов и успешно применяется в судостроении.
Недостатком указанной композиции является ее неработоспособность при эксплуатации в экстремальных условиях - при гидростатических давлениях более 60 МПа, контактных давлениях в узле трения более 65 МПа, - по контртелам из титановых сплавов.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой композиции является антифрикционная композиция, включающая углеродную ткань с волокном со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 3,0-6,0 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 1,0-4,0 нм и полимерное термореактивное связующее на основе фенолформальдегидной смолы и олеиновой кислоты, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 5-10% от массы композиции порошка олова или оловянного баббита дисперсностью 5-100 мкм [RU №2295546, МПК C08J 5/16, 2007].
Композиция имеет более низкий коэффициент трения в воде при сохранении высокой прочности и износостойкости при работе по контртелам различной твердости, особенно по нержавеющей стали.
Недостатками композиции являются её недостаточная механическая прочность при сжатии, низкий модуль упругости, высокая интенсивность изнашивания, что приводит к неработоспособности композиции при эксплуатации в экстремальных условиях - при гидростатических давлениях более 60 МПа, контактных давлениях в узле трения более 65 МПа, - по контртелам из титановых сплавов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в значительном повышении механической прочности композиции при сжатии, модуля упругости, снижении интенсивности изнашивания для деталей трения, работающих на водяной смазке по контртелам из титановых сплавов, которые позволят композиции работать в указанных выше экстремальных условиях.
Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная композиция, включающая тканый армирующий материал из углеродных волокон, полимерное термореактивное связующее и порошок олова или оловянного баббита дисперсностью 5-100 мкм, согласно изобретению в качестве тканого армирующего материала включает углеродную ткань со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 13-15 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 5-7 нм, и дополнительно композиция содержит дисульфид молибдена дисперсностью 0,6-0,7 мкм, взятый в соотношении к металлическому порошку 1:2, причем в качестве полимерного термореактивного связующего композиция включает эпоксидную смолу, при следующем соотношении компонентов (масс.%):
углеродная ткань | 46,3-56,6 |
полимерное термореактивное связующее | 37,8-46,3 |
металлический порошок олова или оловянного баббита | 3,7-4,9 |
дисульфид молибдена | 1,9-2,5 |
при этом суммарное содержание металлического порошка и дисульфида молибдена должно быть в пределах 5,6-7,4 масс.%.
В качестве связующих заявляемая композиция содержит вещества, выпускаемые промышленностью, а именно хлорсодержащий полиглидиларилен-диаминоалкан по ТУ 2225-607-11131395-2003, дихлордиаминодифенилметан по ТУ6-14-980-84 и ускоритель - резорцин по ГОСТ 9970-74.
В качестве металлических порошков композиция содержит порошкообразный оловянный баббит марки Б-83 (ТУ 1792-051-407-076-72-2003) с дисперсностью 5-100 мкм, порошок олова марки ПО-1 (ГОСТ 9723-73) с дисперсностью 5-100 мкм и порошкообразный дисульфид молибдена марки ДМИ-7 (ТУ 48-19-133-90) с дисперсностью 0,6-0,7 мкм.
Углеродная ткань, используемая в заявляемой композиции, изготавливается из углеродных нитей, полученных графитизацией полиакрилонитрильных нитей, по технологии, разработанной ХК «Композит». По данным рентгенографического исследования на дифрактографе ДРОН-1,5 полученная углеродная ткань имеет следующие характеристики: средний размер кристаллитов по базисной плоскости 13-15 нм и толщину пакета базисных плоскостей 5-7 нм.
Далее изобретение иллюстрируется примерами, но не ограничено ими.
Пример 1.
Для получения антифрикционной композиции взята углеродная ткань с размером базисной плоскости вдоль оси кристаллита La - 13 нм и толщиной пакета базисных плоскостей Lc - 5 нм. Прочность волокон составляет 4,0 ГПа. Модуль упругости волокна - 250 ГПа.
В реактор загружают 28,4 кг хлорсодержащего полиглицидил-арилендиаминометана (ТУ 2225-607-11131395-2003), нагретого до 70°С, и 21,5 кг ацетона, содержимое реактора перемешивают в течение 15 мин до полного растворения. Затем в реактор загружают 17 кг дихлордиаминодифенилметана (содержание хлора в связующем 20 масс.ч. на 100 масс.ч. полимера). В смесь вводят 0,9 кг ускорителя отверждения - резорцина, 4,9 кг порошкообразного баббита Б-83 и 2,5 кг порошкообразного дисульфида молибдена марки ДМИ-7, перемешивают 20 мин.
Пропитку опытной углеродной ткани (46,3 кг) производят на вертикальной пропиточной машине марки УПСТ-1000М, производства Савеловского машиностроительного завода Московская обл. Машина снабжена ультразвуковой ванной марки УЗВ 50/200 МК, в которой суспензия перемешивается с помощью ультразвука. Из полученной антифрикционной композиции методом горячего прессования при температуре 150-160°С и давлении 5 МПа изготавливают образцы. Время выдержки при температуре прессования составляло 3 часа. Полученную антифрикционную композицию исследовали на износостойкость, которую определяли как изменение толщины образца на км пути трения при контактном давлении 100 МПа, скорости скольжения 0,05 м/с на специально сконструированном стенде для испытаний в экстремальных условиях при смазке водой по контртелу - титановому сплаву с оксидированием.
Были определены также прочностные и упругие характеристики полученной композиции:
- разрушающее напряжение при сжатии параллельно слоям, МПа, по ГОСТ 23803-79;
- модуль упругости при изгибе, МПа, по ГОСТ 23805-79 объемное изменение размеров в воде после выдержки образцов размерами 50×50×5 мм в воде при температуре 20°С в течение 1 года, об.%.
Состав композиции, характеристики используемой углеродной ткани, физико-механические и триботехнические свойства композиции приведены в таблице.
Примеры 2, 3
Антифрикционная композиция получена, как в примере 1, состав композиции и характеристики используемой углеродной ткани приведены в таблице.
Примеры 4-6
Антифрикционные композиции получены, как в примере 1, но вместо баббита использован порошок олова.
Примеры 7-9 (контрольные)
Антифрикционные композиции получены с опытной тканью с характеристиками, как в примере 2, при соотношении углеродная ткань: термореактивное связующее, как в примере 2, но в составе 4к нет дополнительных порошкообразных наполнителей, в составе 5к в качестве дополнительного наполнителя введен только баббит Б-83, а в составе 6к в качестве дополнительного наполнителя введен только дисульфид молибдена (МоS2).
Контрольные примеры показывают, что в отсутствие дополнительных наполнителей композиция неработоспособна по контртелам из титановых сплавов (пример 4к), так же как и композиция, содержащая в качестве наполнителя только дисульфид молибдена (МоS2) (пример 6к). Композиция, содержащая в качестве наполнителя только баббит Б-83 без дисульфида молибдена, работоспособна, но имеет интенсивность изнашивания в 20 раз выше, чем у заявляемой композиции.
Только сочетание всех параметров, а именно характеристик углеродной ткани и смешанного наполнителя приводит к получению композиции, работоспособной в экстремальных условиях.
Таблица | ||||||||||
Состав и физико-механические и триботехнические характеристики антифрикционных композиций | ||||||||||
Показатель | Пример | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Контрольные | Прототип 10к | |||
7к | 8к | 9к | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
Содержание компонентов, масс.%: | ||||||||||
- полимерное связующее | 46,3 | 46,3 | 37,8 | 46,3 | 46,3 | 37,8 | 45,0 | 46,3 | 46,3 | 45,0 |
- углеродная ткань опытная | 46,3 | 47,7 | 56,6 | 46,3 | 47,8 | 56,6 | 55,0 | 47,7 | 47,7 | - |
- углеродная ткань низкомодульная (по прототипу) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 55,0 |
- содержание баббита Б-83 в пропитанной ткани, % | 4,9 | 4,0 | 3,7 | - | - | - | - | 6 | - | - |
- содержание олова П в пропитанной ткани, % | - | - | - | 4,9 | 4,0 | 3,7 | - | - | - | - |
- содержание дисульфида молибдена (MoS2) в пропитанной ткани, % | 2,5 | 2,0 | 1,9 | 2,5 | 2,0 | 1.9 | - | - | 6 | - |
- содержание никеля в пропитанной ткани, % | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 9 |
Характеристика углеродной ткани: | ||||||||||
- размер кристаллитов по базисной плоскости, Lc, нм | 13 | 13,7 | 15 | 13 | 13,7 | 15 | 13,7 | 13,7 | 13,7 | 4,5 |
- толщина пакета базисных плоскостей, Lc, нм | 5 | 5,8 | 7,0 | 5 | 5,8 | 7,0 | 5,8 | 5,8 | 5,8 | 2,5 |
- прочность углеродного волокна, ГПа | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 1,7 |
- модуль упругости волокна, ГПа | 250 | 265 | 270 | 250 | 265 | 270 | 265 | 265 | 265 | 80 |
Свойства композиции: | ||||||||||
интенсивность изнашивания, мкм/км пути трения (при 100 МПа в воде) | 1,1 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,5 | неработоспособна | 21 | неработоспособна | 25 |
- разрушающее напряжение при сжатии параллельно слоям, МПа | 490 | 530 | 510 | 495 | 505 | 500 | 530 | 500 | 500 | 250 |
- объемное изменение размеров, % в воде при температуре 20°С | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
- модуль упругости, ГПа | 55 | 60 | 62 | 57 | 61 | 62 | 48 | 52 | 45 | 15 |
Claims (1)
- Антифрикционный материал, включающий армирующую углеродную ткань, состоящую из волокон с фиксированным размером кристаллитов по базисной плоскости и толщиной пакета с фиксированным числом базисных плоскостей, пропитанную композицией полимерного термореактивного связующего, и металлический порошок олова или оловянного баббита дисперсностью 5-100 мкм, отличающийся тем, что армирующая углеродная ткань состоит из волокон со средним размером кристаллитов по базисной плоскости 13-15 нм и толщиной пакета базисных плоскостей 5-7 нм, и композиция для пропитки дополнительно содержит дисульфид молибдена дисперсностью 0,6-0,7 мкм, взятый в соотношении к металлическому порошку 1:2, при этом в качестве термореактивного связующего композиция для пропитки содержит эпоксидную смолу при следующем соотношении компонентов материала, мас.%:
углеродная ткань 46,3-56,6 полимерное термореактивное связующее 37,8-46,3 металлический порошок олова или оловянного баббита 3,8-4,9 дисульфид молибдена 1,9-2,45
при этом суммарное содержание металлического порошка и дисульфида молибдена составляет 5,7-7,35 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146929/05A RU2526989C2 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Антифрикционная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146929/05A RU2526989C2 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Антифрикционная композиция |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012146929A RU2012146929A (ru) | 2014-05-10 |
RU2526989C2 true RU2526989C2 (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=50629396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012146929/05A RU2526989C2 (ru) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Антифрикционная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526989C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780264C1 (ru) * | 2022-02-07 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "РАДА Индастриз" | Антифрикционная композиция |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108611522B (zh) * | 2018-05-03 | 2020-05-26 | 绍兴市天龙锡材有限公司 | 一种锡合金线 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2153107C1 (ru) * | 1999-07-15 | 2000-07-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Антифрикционная композиция |
RU2278878C1 (ru) * | 2005-03-29 | 2006-06-27 | Павел Алексеевич Чукаловский | Антифрикционный композиционный материал |
RU2295546C1 (ru) * | 2005-08-01 | 2007-03-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Антифрикционная композиция |
WO2007033709A1 (de) * | 2005-09-20 | 2007-03-29 | Ks Gleitlager Gmbh | Gleitlagerverbundwerkstoff |
RU2307130C1 (ru) * | 2006-04-05 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Полимерный антифрикционный композиционный материал |
US7827871B2 (en) * | 2003-05-27 | 2010-11-09 | Schaeffler Kg | Antifriction bearing provided with polymer electronics |
-
2012
- 2012-10-30 RU RU2012146929/05A patent/RU2526989C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2153107C1 (ru) * | 1999-07-15 | 2000-07-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Антифрикционная композиция |
US7827871B2 (en) * | 2003-05-27 | 2010-11-09 | Schaeffler Kg | Antifriction bearing provided with polymer electronics |
RU2278878C1 (ru) * | 2005-03-29 | 2006-06-27 | Павел Алексеевич Чукаловский | Антифрикционный композиционный материал |
RU2295546C1 (ru) * | 2005-08-01 | 2007-03-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Антифрикционная композиция |
WO2007033709A1 (de) * | 2005-09-20 | 2007-03-29 | Ks Gleitlager Gmbh | Gleitlagerverbundwerkstoff |
US20080187260A1 (en) * | 2005-09-20 | 2008-08-07 | Ks Gleitlager Gmbh | Composite antifriction bearing material |
RU2307130C1 (ru) * | 2006-04-05 | 2007-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Полимерный антифрикционный композиционный материал |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780264C1 (ru) * | 2022-02-07 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "РАДА Индастриз" | Антифрикционная композиция |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012146929A (ru) | 2014-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maleque et al. | New natural fibre reinforced aluminium composite for automotive brake pad | |
Rao et al. | A Review paper on alternate materials for Asbestos brake pads and its characterization | |
Elakhame et al. | Production of asbestos free brake pad using periwinkle shell as filler material | |
Egeonu et al. | Production of eco-friendly brake pad using raw materials sourced locally in Nsukka | |
Crăciun et al. | Composites materials for friction and braking application | |
RU2526989C2 (ru) | Антифрикционная композиция | |
RU2307130C1 (ru) | Полимерный антифрикционный композиционный материал | |
RU2386648C2 (ru) | Антифрикционная композиция и способ ее получения | |
RU2567958C2 (ru) | Композиционный материал с повышенными демпфирующими свойствами на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (свмпэ) | |
RU2552744C2 (ru) | Базальтофторопластовый композиционный материал триботехнического назначения | |
RU2295546C1 (ru) | Антифрикционная композиция | |
RU2688134C1 (ru) | Полимерная композиция триботехнического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и 2-меркаптобензотиазола | |
Burya et al. | The effect of various metallic filling materials on the wear resistance of aromatic-polyamide-based composite materials | |
RU2153107C1 (ru) | Антифрикционная композиция | |
RU2383569C2 (ru) | Полимерная композиция | |
Vodyakov et al. | New polyamide composites for friction power cylinders of agricultural machinery | |
Cheng et al. | Friction and wear behavior of carbon fiber reinforced brake materials | |
WO2015002568A1 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция | |
RU2454439C1 (ru) | Полимерный материал триботехнического назначения | |
RU2780264C1 (ru) | Антифрикционная композиция | |
Louvier-Hernandez et al. | Tribo-mechanical behavior of HDPE/Natural fibers filler composite materials | |
RU2675520C1 (ru) | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена | |
RU2246503C1 (ru) | Антифрикционная композиция | |
RU2784206C1 (ru) | Полимерная композиция конструкционного и триботехнического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и борполимера | |
Serbinovsky et al. | Antifriction Nanofiller Composites for Food Processing and Medical Equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161031 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190325 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210310 |