RU2616028C1 - Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material - Google Patents
Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616028C1 RU2616028C1 RU2016113521A RU2016113521A RU2616028C1 RU 2616028 C1 RU2616028 C1 RU 2616028C1 RU 2016113521 A RU2016113521 A RU 2016113521A RU 2016113521 A RU2016113521 A RU 2016113521A RU 2616028 C1 RU2616028 C1 RU 2616028C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyphenylene sulfide
- composite polymer
- antifriction material
- carbon fiber
- maintaining
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
- B82B3/0066—Orienting nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полифениленсульфида, используемому для изготовления изделий различного трибологического назначения, например подшипников скольжения, применяемых в машиностроении, автомобилестроении, химической и в других отраслях машиностроения, а также для изготовления изделий для тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.The invention relates to the field of engineering, namely to a composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide used for the manufacture of products for various tribological purposes, for example, plain bearings used in mechanical engineering, automotive, chemical and other engineering industries, as well as for the manufacture of products for the brake system rail passenger or freight transport, including subway cars operated without using azki.
Известен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе литьевой термопластичной матрицы, содержащий в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, (см. патент РФ №2559454, МПК С08J 5/16, 10.08.2015 г.).Known is a composite polymer antifriction material based on a thermoplastic injection matrix containing carbon fiber as a fibrous filler, as well as randomly arranged carbon nanotubes in the form of single-layer or multi-layer with the number of layers from 2 to 70 or embedded in each other graphite planes rolled into a tube with the number of layers from 2 to 70, (see RF patent No. 2559454, IPC C08J 5/16, 08/10/2015).
Однако известный композиционный полимерный антифрикционный материал при своем использовании в изделиях трибологического назначения имеет следующие недостатки:However, the known composite polymer antifriction material when used in tribological products has the following disadvantages:
- недостаточный срок службы из-за суммарного износа в паре трения,- insufficient service life due to total wear in the friction pair,
- повышенную интенсивность линейного изнашивания внутреннего рабочего слоя скольжения при трении по стальной паре из стали 40Х (1×10-7 - 7×10-8 мкм/км),- increased intensity of linear wear of the inner working layer of sliding during friction on a steel pair of steel 40X (1 × 10 -7 - 7 × 10 -8 μm / km),
- недостаточный комплекс эксплуатационных механических свойств, сочетающих ударную вязкость, предел прочности при сжатии и разрушающее напряжение при растяжении.- insufficient set of operational mechanical properties combining impact strength, compressive strength and tensile stress.
Задачей изобретения является разработка композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.The objective of the invention is to develop a composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide.
Техническим результатом является повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, снижение коэффициента трения, сохранение уровня стабильности коэффициента трения при трении по материалу контртела стали 40Х, сохранение на заданном уровне разрушающего напряжения при растяжении, сохранение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза при одновременном сохранении заданного предела прочности при сжатии.The technical result is to increase the service life of the sleeve of the lever brake system of the rail transport due to a significant reduction in the intensity of the linear wear of the sliding layer during friction on polished steel pair made of 40X steel, reducing the friction coefficient, maintaining the level of stability of the coefficient of friction during friction on the material of the 40X steel counterbody, preserving at a given level of tensile breaking stress, preservation of Charpy impact strength on specimens without notching while wounding predetermined limit compressive strength.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида, характеризующийся тем, что содержит в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,5 до 100 нм, а их длина - от 0,5 до 77 мкм, при этом в качестве полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют полифениленсульфид Fortron или Tecatron, при следующем количественном содержании компонентов, мас. %:The technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the proposed composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide, characterized in that it contains carbon fiber as a filler, as well as randomly arranged carbon nanotubes in the form of single-layer or multilayer with the number of layers from 2 to 70 or nested each other of graphite planes rolled into a tube with the number of layers from 2 to 70, the outer diameter of carbon nanotubes is selected from 0.5 to 100 nm, and their lin - from 0.5 to 77 microns, wherein the polyphenylene sulfide as a basis of composite polymeric material is an antifriction Fortron polyphenylene sulfide or Tecatron, with the following quantitative Content, wt. %:
При этом в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна. При этом углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута или рубленой ленты, причем длина рубленого жгута, или рубленой ленты углеродного волокна выбрана от 1 мм до 48 мм.Moreover, as the carbon fiber of the fibrous filler, the composite polymer antifriction material contains carbon fiber obtained from high molecular weight hydrated cellulose fiber or from polyacrylonitrile fiber. In this case, the carbon fiber of the composite polymer antifriction material is used in the form of a tow or chopped tow or chopped tape, and the length of the chopped tow or chopped carbon fiber tape is selected from 1 mm to 48 mm.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полифениленсульфида, отличительными являются:Among the essential features characterizing the proposed composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide, the following are distinctive:
- выбор полифениленсульфида в качестве основы литьевой термопластичной матрицы композиционного полимерного антифрикционного материала,- the choice of polyphenylene sulfide as the basis of the injection thermoplastic matrix of the composite polymer antifriction material,
- выбор внешнего диаметра углеродных нанотрубок от 0,05 до 100 нм, а их длины от 0,5 до 77 мкм,- the choice of the outer diameter of carbon nanotubes from 0.05 to 100 nm, and their lengths from 0.5 to 77 μm,
- использование в качестве полифениленсульфида основы композиционного полимерного антифрикционного материала полифениленсульфида Fortran или Tecatron,- the use as a polyphenylene sulfide basis of a composite polymer antifriction material polyphenylene sulfide Fortran or Tecatron,
- выбор следующего количественного содержания компонентов, мас.%:- selection of the following quantitative content of the components, wt.%:
Экспериментальные испытания изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида изделий различного трибологического назначения в составе пары трения с контртелом из стали ст.40Х с твердость 32-38 HRC показали их высокую эффективность. Было установлено, что повышен срок службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта на 14-17%, при этом износ рабочего слоя скольжения предложенной втулки при трении по полированной стальной паре из стали 40Х составил 6×10-8 - 9×10-9 мкм/км. Достигнуто повышение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза до уровня 52,3-63,0 кДж/м2, сохранен предел прочности при сжатии на уровне 165-184 МПа при одновременном сохранении разрушающего напряжения при растяжении на уровне 178-212 МПа. Одновременно установлено, что предложенные втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта имеют коэффициент трения при трении по полированной поверхности контртела из стали 40Х с твердость 32-38 HRC в пределах 0,09-0,14 при сохранении стабильности коэффициента трения на уровне 0,88-0,94.Experimental tests of products of various tribological applications made of the proposed composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide in a friction pair with a counterbody made of steel st.40X with a hardness of 32-38 HRC showed their high efficiency. It was found that the service life of the sleeve of the lever brake system of the rail transport was increased by 14-17%, while the wear of the sliding layer of the proposed sleeve during friction on polished steel pair made of 40X steel was 6 × 10 -8 - 9 × 10 -9 μm / km An increase in Charpy impact strength was achieved on specimens without a notch to the level of 52.3-63.0 kJ / m 2 , the compressive strength at the level of 165-184 MPa was maintained while maintaining the ultimate tensile stress at 178-212 MPa. At the same time, it was found that the proposed bushings of the lever brake system of the rail transport have a friction coefficient during friction on the polished surface of a counterbody made of steel 40X with a hardness of 32-38 HRC in the range 0.09-0.14 while maintaining the stability of the coefficient of friction at the level of 0.88-0 , 94.
В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида, использованного для изготовления, например втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта, а в таблице 2 показаны штатные характеристики предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.Table 1 shows the experimental compositions of the proposed polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material used for manufacturing, for example, bushings of the lever brake system of a rail transport, and Table 2 shows the standard characteristics of the proposed polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material.
Исследования ударной вязкости проводилось на маятниковом копре по методу Шарпи на образцах типа 2 без надреза по ГОСТ 4647-80. Исследование характеристик трения (характеристики трибологии) втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта, изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида, проводилось на машине трения УМТ 2168.Impact strength studies were carried out on a pendulum head according to the Charpy method on type 2 samples without a notch according to GOST 4647-80. The study of the friction characteristics (tribology characteristics) of the bushings of the lever brake system of the rail transport made of the proposed composite polymer antifriction material based on polyphenylene sulfide was carried out on a UFT 2168 friction machine.
Технология изготовления изделий из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида с рабочими поверхностями скольжения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя литье под давлением в литьевой машине изделий заданных геометрических форм из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида.The manufacturing technology of products from the proposed polymeric phenolic sulfide-based composite polymer antifriction material with sliding surfaces does not require specific technological equipment for its use and includes injection molding of specified geometric shapes from a polymeric phenolic sulfide-based composite polymer antifriction material into an injection molding machine.
Изготовленные из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полифениленсульфида детали трения по сравнению с известным композиционным полимерным антифрикционным материалом-прототипом имеют увеличенный эксплуатационный ресурс за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, обладают износом рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х на уровне 6×10-8 - 9×10-9 мкм/км, ударной вязкостью по Шарпи на образцах без надреза на уровне 52,3-63,0 кДж/м, при этом сохранен предел прочности при сжатии на уровне 165-184 МПа при одновременном сохранении разрушающего напряжения при растяжении на уровне 178-212 МПа. Изготовленные из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала, например, втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, имеют коэффициент трения при трении по полированной поверхности контртела из стали 40Х с твердостью 32-38 HRC в пределах 0,09-0,14 при сохранении стабильности коэффициента трения на уровне 0,88-0,94.The friction parts made from the proposed composite polymeric antifriction polymer material based on polyphenylene sulfide as compared to the known composite polymer antifriction material prototype have an increased service life due to a significant decrease in the intensity of linear wear of the sliding layer during friction on polished steel pair from 40X steel, and have wear on the working layer slip during friction on polished steel pair made of 40X steel at a level of 6 × 10 -8 - 9 × 10 -9 μm / km, beats Charpy viscosity on specimens without notch at the level of 52.3-63.0 kJ / m, while maintaining the compressive strength at the level of 165-184 MPa while maintaining the ultimate tensile stress at the level of 178-212 MPa. Made of the proposed composite polymer antifriction material, for example, bushings of the lever brake system of the rail transport, have a friction coefficient during friction on the polished surface of the counterbody made of 40X steel with a hardness of 32-38 HRC in the range 0.09-0.14 while maintaining the friction coefficient stability the level of 0.88-0.94.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113521A RU2616028C1 (en) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113521A RU2616028C1 (en) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2616028C1 true RU2616028C1 (en) | 2017-04-12 |
Family
ID=58642376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113521A RU2616028C1 (en) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2616028C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5973619A (en) * | 1982-10-18 | 1984-04-25 | Dai Ichi Seiko Co Ltd | Roll |
JPS61254663A (en) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | Nippon Seiko Kk | Plastic bearing |
US6528143B1 (en) * | 1996-01-31 | 2003-03-04 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg | Multilayer material for plain bearing and method of making same |
RU2383569C2 (en) * | 2007-02-13 | 2010-03-10 | Александр Иванович Буря | Polymer composition |
RU2386648C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей") | Antifriction composition and method of preparing said composition |
RU2559454C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-10 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer antifriction polyamide-based material |
-
2016
- 2016-04-08 RU RU2016113521A patent/RU2616028C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5973619A (en) * | 1982-10-18 | 1984-04-25 | Dai Ichi Seiko Co Ltd | Roll |
JPS61254663A (en) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | Nippon Seiko Kk | Plastic bearing |
US6528143B1 (en) * | 1996-01-31 | 2003-03-04 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg | Multilayer material for plain bearing and method of making same |
RU2383569C2 (en) * | 2007-02-13 | 2010-03-10 | Александр Иванович Буря | Polymer composition |
RU2386648C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей") | Antifriction composition and method of preparing said composition |
RU2559454C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-10 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer antifriction polyamide-based material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2499921C1 (en) | Sleeve of braking leverage system of rail transport | |
US9970483B2 (en) | Self-lubricating thermoplastic layers containing PTFE additive having a polymodal molecular weight | |
RU2616113C1 (en) | Sleeve of the rail transport brake lever system | |
Chen et al. | Microstructure of PTFE-based polymer blends and their tribological behaviors under aqueous environment | |
US20160289126A1 (en) | Friction material composition and friction material | |
CN112940415B (en) | Polytetrafluoroethylene composite material and preparation method thereof | |
RU2522106C1 (en) | Polyamide-based composite polymer antifriction material | |
RU2767386C1 (en) | Absorber support ring | |
RU2711046C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
KR102439050B1 (en) | Fibers for tribological applications | |
RU2616028C1 (en) | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material | |
JP5249726B2 (en) | Fiber reinforced resin composition for sliding member and laminated sliding member | |
JP5251341B2 (en) | Heat-resistant sliding member | |
JP2009091447A (en) | Fiber-reinforced resin composition for sliding member, and laminated sliding member | |
RU2559454C1 (en) | Composite polymer antifriction polyamide-based material | |
RU2711045C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
RU2711044C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
RU2581889C1 (en) | Support ring of absorbing device of railway and metro car automatic coupler made of composite polymer antifriction material based on polyamide | |
Wang et al. | Tensile strength and fracture toughness of C/C and metal infiltrated composites Si–C/C and Cu–C/C | |
RU136777U1 (en) | BRAKE SUSPENSION BUSH FOR RAIL TRANSPORT | |
RU2675520C1 (en) | Polymer material of tribotechnical purpose on the basis of polytetrafluoethylene | |
RU2771634C1 (en) | Gasket for thrust bearing seat of over-spring beam of trolley of freight and passenger car and subway car, made of composite polymer antifriction material based on polyamide | |
RU2595135C1 (en) | Friction insert of absorbing apparatus of railway and metro car automatic coupler made of composite polymer antifriction material | |
RU2298707C1 (en) | Bushing for lever braking system of rail transport | |
Roshan et al. | Friction and wear behavior of short carbon fibers milled polyphenylene sulfide composites |