SU1239134A1 - Композици уплотнительного материала - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к составам на основе полимеров и модифицированных наполнителей и може быть исполь- ;зовано дл  получени  уплоткительных материалов антифрикционного назначе- ни , работающих в сухих газах.

Известна композици  уплотнительно- го материала, включающа  100 мае.ч, поликарбоната, 90 мае.ч. порошка гра- фита и 5 мае. ч. углеродного волокна, обработанного поликарбонатом ij

Однако композици  имеет низкую износостойкость и высокий коэффициент трени  в сухих газовых средах.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  композици  уплотнит ел ьного материала,включа1оща  100 мае.ч. термопласта, выбранного из р да полиацеталь, политетрафторэтилен , полиэтилен, ароматический полиамид, и 11,1-42,9 мае.ч. углеродного волокна, обработанного соедине ни ми хрома, например, хлоридом хро- на. илк комплексом хрома с амидом или, эфиром полиакриловой или полиметакри- ловой кислот. Процентное содержа ше от массы углеродного волокна хлорида хрома составл ет 0,1-2 2j .

известна  композици  имеет лучшие антифрикционжш свойства, однако ее износостойкость при температурах ниже , т.е. при температурах

работы большинства компрессоров с сухим газом недостаточно высока.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние антифрикционных свойств компози- ции в сзгхих газах при температурах ниже 120° С. , .

Поставленна  цель достигаетс   тем, что композици  уплотнительного материала дл  деталей, работаюнщх в режиме сухого трени , включающа  термопласт , выбранный из группы, содержа- щей политетрафторэтилен, полиэтилен, поливинилацеталь и ароматический полиамид , и углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, дополнительно содержит низкомодульное углеродное волокно, обработанное смесью тетра- .борнокислого йатра и диаммонийфосфа- та в соотношении (3:7)-(7:3) щ)и 800- 1600 С в атмосфере азота или метана, и высокомодульное фторированное гра- фитированное волокно, при следукнцем соотношении компонентов в композиции, мае.ч.:

Термопласт, выбранный из указанной группы 100 Углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома:2-}0

Ни:зкомодульное углеродное волокно, обработанное смесью тетра- борнокиелого натра и диаммонийфосфата 2-70 Высокомодульное фторированное графитирован- Ное волокно1-30

Углеродное волокно, обработанное

хлоридом хрома, содержит 0,5-6,5%

хрома от массы волокна.

Высокомодульное фторированное графитированное волокно содержит 5-15% фтора от массы волокна.

Углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, обеспечивает низкий износ при случайном повышении температуры в зоне контакта вьш1е 120 С. В качестве исходного углеродного волокна используют волокна, полученные из полиакрилонитрила, гидратцеллкшо- зы или нефт ного пека и термообрабо- .танные при 400-2500 С в инертной атмосфере или метане и имеющие плотность пор дка 1350-1950 кг/м , модуль упругости при раст жении 10- 600 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,3-6%,-диаметр 4-15 мкм, содержание углерода 60-100%.

Низкомодульное углеродистое , локно, обработанное тетраборнокисльм натром и диаммонийфосфатом при 800-1600 С в атмосфере азота или метана , обеспечивает высокую износе- . стойкость при температурах ниже . В качестве исходного углеродистого волокна используют волокна, полученные из гидратцеллюлозы, полиакрилонитрила , нефт ного пека и термообра ботанные при 800-1600°С в.инерт- ной атмосфере или метане и имеюш 1е плотность пор дка 1450-1800 кг/м , модуль упругости при раст жении 6- , 80 ГПа, прочность при разрьше 0,2-. 1,5 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,6-4,5%, диаметр - 4- 20 мкм, содержание углерода 60-95%.

Высокомодульное фторированное графитированное волокно обеспечивает , низкий коэффициент трени  при температурах ниже . В качестве исхс ного графитированного волокна испсльзуют волокна, полученные из

312

полиакрилонитдила или гидратцеллюло- эы и термообработанные при 1800- в инертной атмосфере и имеющие плотность пор дка 1600-1900 кг/м модуль упругости при раст жении 180- 600 ГПа, прочность при разрыве 1,5-5 ГПа, относительное удлинение при разрыве 0,4 - 2%, диаметр 4 - .10 мкм, содержание углерода 98- 100%,

В качестве термопласта используют полимеры, выбранные из р да политетрафторэтилен , полиэтилен (низкого или высокого давлени ), поливинилацетали (поливинипацетат, поливинилформаль, поливинштэтилаль, поливинилбутираль), ароматический полиамид (в виде продукта поликонденсации те рефталевой или изофталевой кислот или их смеси и фенилендиамина).

Обработанные хлоридом хрома угле- родные волокна получают следуюпщм образом.

Исходные углеродные волокна обра- батьшают в течение 30-50 мин 30- 70%-ной азотной кислотой при 20-100 С с последующей нейтрализацией 5-15%- ным раствором едкого натра или углекислого натра с последующей промывкой холодной и гор чей водой. Затем обрабатьшают их 0,1-1%-ным водным или спиртовым раствором хлорида хрома . Далее провод т сушку при 80-90 С, Пропиток провод т столько, чтобы на углеродном волокне содержалось 0,5- 6,5 % хрома от массы волокна. Обрабо- танное волокно имеет те же св.ойства, что и исходное углеродное волокно.

Низкомодульное углеродистое волокно обезжиривают 5-10%-ным водным раствором тринатрийфосфата, промьгоа- ют ..гор чей водой.и затем обрабатывают 1-10%-ным водным раствором смеси тетраборнокислого натра и диаммоний- фосфата, вз тых в соотношении (3:7)- (7:3). После сушки при 100-.150 С обработанные волокна термообрабаты34 - , 4

вают при ЗОО-ТбОО С в метане или азоте . Количество повторных циклов пропитки и термообработки 1-5. Термо- обработанные углеродистые волокна имеют следуюпще свойства: модуль упругости при раст жении 10-90 ГПа прочность при разрыве 0,25-1,6 ГПа.

Высокомодульные графитированные при 1800-2500 С волокна на основе полиакрилонитрола подвергают фторированию до содержани  5-15% фтора на волокне. Фторированные волокна имеют следующие свойства: модуль упругости при раст жении 150-450 ГПа прочность при разрыве 1,0-4 ГПа.

Пример. 100 мае.ч. порошка политетрафторэтилена смешивают 10 ми с рубленными углеродными волокнами длиной 50-500 мкм в лопастном смесителе при 10°С, добавл ют 6 мае.ч. углеродного волокна, обработанного хлоридом хрома, 30 мае .ч. низкомодулного углеродистого волокна, обработанного смесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата при 800- в атмосфере азота и 14 мае.ч. высокомодульного фторированного гра:- фитированного волокна.

Композицию дополнительно дроб т на дисмембраторе при производительности 10 кг/ч, скорости 20000 об/мин и числе циклов, равном двум. Получен . ную композицию перерабатывают в изделие уплотнительного материала по известной технологии переработки наполненных фторопластов.

Антифрикционные свойства композиций на основе поливинилацетата (ИВА) и углеродных волокон (УВ) при и трении в сухом азоте по стали 30X13 (HRC 45-50, ,2-0,25 мкм) при нормальной нагрузке 100 Н, скорости скольжени  1,0 м/с, на участке пути трени  2:20 км даны в табл. 1.

Таблица 1

Углеродное волокно, обработанное хлоридом xpOMk (УВ 1)

Низкомодульное углеродистое волокно, обрабо Е нное смесью тетраборнокислого натра и ди- аммонийфойфата в соотношении 5:5 при в атмосфере метана (УВ 2)

Высокомодульное фторированное (10 мас.% фтора на волокне)

графитированное волокно (УВ 3)

ПВА УВ 1 УВ-2 УБ З ПВА УВ 1 УВ 2 УВ 3

Примечани.е. Количество

волокна.

Поливинилацетат

(ПВА)0,8 0,23

Политетрафторэтилен0 ,62 0,18

Продолжение табл.1

1,0

0,26

0,8

0,23

0,65

0,20

хрома на УВ 1.составл ет 1% от массы

100 мае.ч. политетрафторэтилена, , 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. УВ 2 и 14 мае.ч. УВ 3, в зависимости от соотношени  тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата.

аблицаЗ

Антифрикционные свойства композиции , включакщей 100 мае.ч. политетрафторэтилена , 6 мае.ч. УВ 1,30 мае.ч. Коэффнци- УВ 2 и 14 мае.ч. УВ 3, в завиеимоети от еодержани  хрома на УВ 1 даны в табл. 5.

ТаблицаЗ

Антифрикционные еврйетва компози20

дни, включающей 100 мае.ч. политет- рафторэтилена, 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. низкамодульного углеродистого волокна, обработанного емееью

тетраборнокиелого натра и диаммоний-

фоефата в еоотношении 5;5 (УВ 2) и 14 мае.ч. УВ 3, в завиеимоети от .температуры те рмообработки УВ 2 указаны в табл. 4.

В таблице б приведены антифрикционные свойства КОМПОЗИ1ЩИ, включающей 100 мае.ч. политетрафторзти- Т а б л и ц а 4 ад лена, 6 мае.ч. УВ 1, 30 мае.ч. УВ 2 ------ и 14 мае.ч высокомодульного фторированного графитированного волокна (УВ 3), в зависимости от еодержани  фтора на УВ 3.

5 - 0 ,62

0,17

Как видно из таблиц 1 - б,пред лагаема  композици  по сравнению е извеетной обладает повышенными ан- ., тифрикционными свойствами в сухих газах при температурах ниже 120 С.

ВДШт Заказ 3353/20 Тираж 470

Проиэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектиал, 4

20

35

Та б л и ц а: б0 ,62

0,17

Подписное

Claims (2)

1. КОМПОЗИЦИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА для деталей·, работающих в режиме сухого трения, включающая -термопласт, выбранный из группы, содержащей политетрафторэтилен, полиэтилен, поливинилацеталь и ароматический полиамид, и углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома, отличающаяся тем, что, с целью повышения антифрикционных свойств материала в сухих газах при температурах ниже 120°С, она дополнительно содержит низкомодульное · углеродное волокно, обработанное смесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата в соотношении 3:7 ' 7:3 при 8ОО-16ОО°С в атмосфере азота или метана, и высокомодульное фторированное графитированное волокно при следующем соотношении компонентов

в композиции, мас.ч.: Термопласт, выбранный из указанной группы 100 Углеродное волокно, обработанное хлоридом хрома 2-10 Низкомодульное угле- родное волокно, ^обработанное указанной смесью тетраборнокислого натра и диаммонийфосфата 2-70 Высокомодульное фтори- рованное. графитированное волокно 1-30. 2. Композиция по п. 1, о тли- чающаяся тем, что углеродное

волокно, обработанное хлоридом хрома, содержит 0,5-6,5% хрома от массы

О <S волокна.

3. Композиция по п. 1, отли чающаяся тем, что высокомодульно'е фторированное графитированное волокно содержит 5-15% фтора от массы волокна.

100

1 1239134