RU2773476C1 - Антифрикционная полимерная композиция - Google Patents
Антифрикционная полимерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773476C1 RU2773476C1 RU2020143703A RU2020143703A RU2773476C1 RU 2773476 C1 RU2773476 C1 RU 2773476C1 RU 2020143703 A RU2020143703 A RU 2020143703A RU 2020143703 A RU2020143703 A RU 2020143703A RU 2773476 C1 RU2773476 C1 RU 2773476C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer composition
- friction
- composition
- suspension
- polytetrafluoroethylene
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L Chromic acid Chemical compound O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 abstract 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static Effects 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O Serpentine Natural products O=C(OC)C=1[C@@H]2[C@@H]([C@@H](C)OC=1)C[n+]1c(c3[nH]c4c(c3cc1)cccc4)C2 WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N Dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001967 Metal rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение может быть использовано для покрытия вращающихся стальных валов, находящихся во влажной среде. Антифрикционная полимерная композиция содержит 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, технический углерод электропроводный марки УМ-66 с размером частиц 20 нм, гидрофобный Аэросил R8200, а также хромовую и фосфорную кислоту. Технический результат заключается в увеличении антифрикционных, антистатических и гидрофобных свойств покрытий. 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к покрытиям вращающихся изделий, например стальных валов, и может быть использовано в судостроении, химической, пищевой, машиностроительной отраслях промышленности.
Известна антифрикционная полимерная композиция (см. патент RU № 2374275 МПК-C08J, 15/16, опубл. 27.11.2009 г.), содержавшая масс. %: эпоксидно-диановую смолу 59-68, серпентин - 4-9, солидол - 10-20, аминный отвердитель-полиэтиленполиамин-12-18.
Недостатком известной антифрикционной композиции является содержание в композиции значительного количества, находящихся в разном агрегатном состоянии компонентов и при ее изготовлении, отклонение их содержания по массе от номинального и технических параметров от требуемого (давления, температуры, скорости) создает непреодолимые трудности получения качественной композиции, соответствующий стандартам и техническим нормам.
Известна также композиция для получения покрытия с высокими триботехническими свойствами (см. патент RU № 2495893 МПК-С09Д 5/00, опубл. 20.10.2013 г.), содержащая водный лак на основе полиамидокислоты, 55-60% водную суспензию политетрафторэтилена, 53-54 %-ную водную суспензию сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, поливинилпиролидон, водную пасту на основе сажи, водную пасту на основе наноалмазов, водную пасту на основе слюды, аппретирующую смесь, содержащую ксилол, этилцеллюлозу, эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфинолов и воду.
Недостатком известного аналога является наличие большого количества компонентов, сложность изготовления этой композиции, с применением совершенно разных по содержанию технологий: сушка, термообработка, высокотемпературный обжиг в атмосфере инертного газа, азота или вакуума.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату прототипом является электропроводящая композиция (см. патент RU № 2061713 С1 от 06.10.1996 г.), содержащая в качестве связующего водную суспензию политетрафторэтилена, в качестве водного коллоидного графита водную суспензию коллоидного графита со средним размером частиц графита 0,1-0,2 мкм и дополнительно 25 %-ный водный раствор аммиака при следующем использовании компонентов, масс. 50-65 %-ная водная суспензия политетрафторэтилена 20-40, водная суспензия коллоидного графита с содержанием графита 15-18 масс. - 15,0-32,5, 25 %-ный водный раствор аммиака 3-10, вода остальное
К недостаткам известного прототипа относится то, что она содержит легколетучий и токсичный растворитель - аммиак, что требует предосторожности при приготовлении композиции и не позволяет получить сплошного, качественного покрытия с необходимой адгезией, также имея довольно сложный состав компонентов, и к тому же трудоемкий технологический процесс изготовления композиции, невозможно будет ее использовать в эксплуатации во влажной среде, как антифрикционное покрытие на вращающихся стальных валах в точечном контакте в паре, например, с резиновым изделием - резинокордной оболочкой, имеющей высокий коэффициент трения.
Кроме того, большой размер частиц графита (0,1-0,2 мкм) в процессе эксплуатации в паре трения металл-резина будет оказывать абразивное воздействие на износ резинового изделия.
Для известных аналогов и прототипа присущ общий недостаток - низкая адгезия композиций к поверхности, невозможность обеспечить отвод с поверхности композиции накапливающихся зарядов статического электричества и водяных капель.
Кроме того, необходима дополнительная технологическая операция по грунтовке поверхности.
Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции, обладающий высокими антифрикционными, антиэлектростатическими и гидрофобными свойствами.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в увеличении срока эксплуатации вращающихся изделий за счет повышения адгезии между наносимой антифрикционной полимерной композицией и поверхностью, например, стальных валов, находящейся во влажной среде с относительной влажностью 50-85%, например, в отсеках надводных кораблей и подводных лодок, при различных нагрузках на стальной вал в точечном контакте с резиновыми изделиями с высоким коэффициентом трения, снятия зарядов статического электричества и водяных капель с поверхности антифрикционной полимерной композиции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что антифрикционная полимерная композиция содержит в масс. %: 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена марки Ф-4Д на основе чистого этилового спирта 81-89% масс, в качестве наполнителя - технический углерод марки УМ-66 электропроводный - 0,7-0,2, с размером частиц 20 нм, в качестве наполнителя гидрофобного Аэросил R 8200 - 0,3-0,8 с размером частиц 10 нм, в качестве повысителей адгезии к стали хромовая кислота - 9-5, фосфорная кислота - 9-5.
Для снижения количества воды в составе суспензия политетрафторэтилена приготавливается на чистом этиловом спирте. Изготовитель OOO "Изолитпоставка" г. Санкт-Петербург по ТУ 6-05-1246-81.
Со следующими показателями:
| Прочность при разрыве свободных пленок: не менее | 30 МПа |
| Относительное удлинение при разрыве: не менее | 300% |
| Массовая доля нелетучих веществ: не менее | 50% |
Так как антифрикционные покрытия из суспензии политетрафторэтилена из-за невысокой адгезии к стали при износе отслаиваются предлагается для повышения адгезии вводить в нее 9-5 масс. % хромовой кислоты и 9-5 масс. % фосфорной кислоты.
Для снятия зарядов статического электричества и удаления водяных капель с поверхности покрытия в состав суспензии политетрафторэтилена введен технический углерод электропроводящий 0,2-0,7 масс. % марки УМ-66 изготовитель ООО «Омсктехуглерод» ТУ 38.10001-94 со следующими показателями:
| Удельная внешняя поверхность | 155/г |
| Иодное число | 230 г/кг |
| Абсорбция дибутилфталата | 95 см3/100 г |
| рН водной суспензии | 6,5 |
| Насыпная плотность | 330 кг/м3 |
| Зольность | 0,45% |
И Аэросил R8200 гидрофобный со следующими показателями:
| Удельная поверхность | 160±25 м2/г |
| рН суспензии | ≥0,5 |
| Содержание углерода | 2,0-4,0% масс. |
Большой справочник резинщика - стр. 536, стр. 545-546.
Приготовление антифрикционной полимерной композиции поясняется следующими примерами.
Пример 1
Для изготовления антифрикционной полимерной композиции в 65 %-ную суспензию политетрафторэтилена Ф-4Д на основе чистого этилового спирта, имеющей температуру потери прочности 265°С - 81 масс. %, в начале вводят 9,0 масс. % хромовой кислоты и 9,0 масс. % фосфорной кислоты и смешивают в стандартном смесителе в течение 20 мин., затем вводят углерод электропроводный марки УМ-66-0,7 масс. % и гидрофобный Аэросил R8200 - 0,3 масс. %, и перемешивают в нем еще 10 мин. до получения гомогенной однородной смеси.
Приготовленную антифрикционную полимерную композицию на подготовленную и очищенную поверхность стального вала наносят пульверизацией.
Высушивание нанесенного слоя антифрикционной полимерной композиции производят, вначале, на воздухе при комнатной температуре, после чего дополнительно подсушивают при повышенной температуре 125°С.
Стальной вал, с нанесенным на него слоем антифрикционной полимерной композиции, помещается для сплавления покрытия в термостат, в котором поддерживается необходимая для сплавления температура 370°С в течение 30 мин.
После чего, для обеспечения прочности связи композиции со стальным валом проводится закалка покрытия путем охлаждения душем.
Пример 2
Для изготовления антифрикционной полимерной композиции в 70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, имеющей температуру потери прочности 270°С - 89 масс. % в начале вводят 5,0 масс. % хромовой кислоты и 5,0 масс. % фосфорной кислоты и смешивают в стандартном смесителе в течение 25 мин. Затем вводят углерод электропроводный марки УМ-66 - 0,8 масс. % и гидрофобный Аэросил R8200 - 0,2 масс. % и перемешивают в нем еще 15 мин. до получения гомогенной однородной смеси.
Приготовленную антифрикционную полимерную композицию на подготовленную и очищенную поверхность стального вала наносят пульверизацией.
Высушивание нанесенного слоя антифрикционной полимерной композиции производят, в начале, на воздухе при комнатной температуре, после чего дополнительно подсушивают при повышенной температуре 130°С.
Стальной вал, с нанесенным на него слоем антифрикционной полимерной композиции, помещается для сплавления покрытия в термостат, в котором поддерживается необходимая для сплавления температура 380°С в течение 35 мин.
Наиболее важными свойствами полимерных покрытий в узлах трения являются триботехнические характеристики, определяющие надежность, долговечность и ресурс изделия.
Оценку скорости изнашивания и коэффициента трения предлагаемой антифрикционной полимерной композиции, нанесенной на металлический диск проводили на универсальной машине трения модели «УМТ - 2168» при фрикционном взаимодействии с резиновыми образцами по схеме трения «палец-диск» без смазочного материала при скорости 1,2 м/с и контактном давлении 2,66 МПа.
В таблице 1 приведены результаты испытания образцов с разными составами антифрикционной полимерной композиции.
Испытания резиновых образцов с разным составом антифрикционной полимерной композиции показали, что средняя скорость изнашивания составила 2,2-2,35⋅10-4 г/ч, а средний коэффициент трения 0,075.
Использование предлагаемой антифрикционной полимерной композиции позволит по сравнению с известными композиционными материалами значительно снизить скорость изнашивания и коэффициент трения, сократить расход дорогостоящих материалов и трудоемкость, обеспечить повышение надежности и долговечности резиновых изделий в экстремальных условиях эксплуатации.
Claims (2)
- Антифрикционная полимерная композиция, содержащая 65-70 %-ную суспензию политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта, в качестве наполнителя технический углерод электропроводной марки УМ-66 с размером частиц 20 нм, в качестве наполнителя гидрофобного Аэросил R8200 с размером частиц 10 нм, в качестве повысителей адгезии к стали хромовую и фосфорную кислоту, при следующем соотношении компонентов в композиции в мас.%:
-
65-70% суспензия политетрафторэтилена на основе чистого этилового спирта 81-89 технический углерод электропроводной марки УМ-66 0,7-0,2 гидрофобный Аэросил R8200 0,3-0,8 хромовая кислота 9-5 фосфорная кислота 9-5
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773476C1 true RU2773476C1 (ru) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5624978A (en) * | 1987-05-11 | 1997-04-29 | Morton International, Inc. | Conductive, internally lubricated barrier coating for metal |
| US5859095A (en) * | 1987-05-11 | 1999-01-12 | Morton International, Inc. | Epoxy corrosion-inhibiting coating composition |
| RU2298572C1 (ru) * | 2006-03-14 | 2007-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Композиция для получения покрытий способом автофореза |
| RU2675520C1 (ru) * | 2018-03-28 | 2018-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5624978A (en) * | 1987-05-11 | 1997-04-29 | Morton International, Inc. | Conductive, internally lubricated barrier coating for metal |
| US5859095A (en) * | 1987-05-11 | 1999-01-12 | Morton International, Inc. | Epoxy corrosion-inhibiting coating composition |
| RU2298572C1 (ru) * | 2006-03-14 | 2007-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Композиция для получения покрытий способом автофореза |
| RU2675520C1 (ru) * | 2018-03-28 | 2018-12-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9636649B2 (en) | Dispersions comprising discrete carbon nanotube fibers | |
| CN104583348B (zh) | 包含聚酰胺‑酰亚胺树脂的涂料组合物 | |
| US20100239838A1 (en) | Coating Composition and Coated Article | |
| JP2013133363A (ja) | 重合体組成物の製造方法及び重合体組成物用添加剤の製造方法 | |
| Jia et al. | Synthesis and antibacterial investigation of cationic waterborne polyurethane containing siloxane | |
| RU2773476C1 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция | |
| JP2023014377A (ja) | 組成物、および組成物を形成する方法 | |
| JP2009084491A (ja) | シリカ含有天然ゴム組成物の製造方法及びそれによって得られるシリカ含有天然ゴム組成物 | |
| JP2007269936A (ja) | 乾性潤滑被膜組成物 | |
| KR101823545B1 (ko) | 가황 고무용 표면처리제 | |
| Li et al. | Ultradurable Superhydrophobic Natural Rubber‐Based Elastomer Enabled by Modified Multiscale Leather Collagen Fibers | |
| JP4168207B2 (ja) | ワイパーブレードゴム補修用塗料組成物 | |
| RU2457228C2 (ru) | Способ получения композиций для получения антифрикционных покрытий на металлических поверхностях | |
| GB2074181A (en) | Aqueous Fluoropolymer Compositions | |
| KR20170058970A (ko) | 가황 고무용 표면처리제 | |
| KR102027204B1 (ko) | 오일 시일용 코팅제 | |
| JP6734972B1 (ja) | 光沢が抑制された表面を有する成形品の製造方法 | |
| JPS5971340A (ja) | 老化防止剤組成物 | |
| JP4283503B2 (ja) | 塗料組成物 | |
| RU2557530C2 (ru) | Способ получения добавки на основе экологически чистой полиамидокислоты и композиционных материалов для антиадгезионных, антипригарных, антифрикционных покрытий по металлу с использованием добавки | |
| JPH06346045A (ja) | 湿式摩擦材用組成物及びそれを用いた湿式摩擦材の製造方法 | |
| JP2000290527A (ja) | 表面改質されたホウ酸アルミニウムウィスカ及びこれを用いた樹脂組成物 | |
| RU2184806C1 (ru) | Пропиточный состав и пропитанный им нетканый материал для обработки трущихся поверхностей резин | |
| JP2011219606A (ja) | ゴム製品の固着防止用塗料及びその固着防止用塗膜 | |
| JP6795035B2 (ja) | 樹脂成形体及び樹脂ギヤ |