RU2354667C1 - Tribotechnical polymer composition - Google Patents
Tribotechnical polymer composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354667C1 RU2354667C1 RU2007127386/04A RU2007127386A RU2354667C1 RU 2354667 C1 RU2354667 C1 RU 2354667C1 RU 2007127386/04 A RU2007127386/04 A RU 2007127386/04A RU 2007127386 A RU2007127386 A RU 2007127386A RU 2354667 C1 RU2354667 C1 RU 2354667C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ptfe
- mgal
- polymer
- tribotechnical
- polymer composition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к созданию полимерных материалов триботехнического назначения, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного движения и узлов трения.The invention relates to the field of polymer material science, namely to the creation of polymeric materials for tribotechnical purposes, which can be used for the manufacture of sealing elements for pairs of rotational and reciprocating motion and friction units.
Известны композиционные материалы для изготовления подшипников скольжения, торцовых уплотнений и других элементов узлов трения на основе политетрафторэтилена и неорганических наполнителей различной химической природы [Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторопластов. - М: Наука, 1987. - 147 с.]. Материалы известны как самосмазывающиеся антифрикционные с малым коэффициентом трения, но имеют низкие деформационно-прочностные характеристики, обладают повышенной жесткостью, что снижает ресурс их работы.Composite materials are known for the manufacture of sliding bearings, mechanical seals and other elements of friction units based on polytetrafluoroethylene and inorganic fillers of various chemical nature [Istomin NP, Semenov AP Antifriction properties of composite materials based on fluoroplastics. - M: Nauka, 1987. - 147 p.]. Materials are known as self-lubricating antifriction with a low coefficient of friction, but they have low deformation-strength characteristics, have increased rigidity, which reduces the resource of their work.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому материалу является антифрикционная полимерная композиция, содержащая политетрафторэтилен (ПТФЭ) (98-99 мас.%) и в качестве неорганического наполнителя - синтетическую шпинель магния (1,0-2,0 мас.%), (прототип) [Патент РФ 2281960 C1; C08J 5/16, C08L 27/18, С08К 3/22. Антифрикционная полимерная композиция / Охлопкова А.А., Попов С.Н., Слепцова С.А., Аввакумов Е.Г., Винокурова О.Б, Гусев А.А. Заявл. 21.03.2005; Опубл. 20.08.2006; Бюл. №23]. Обладая хорошими физико-механическими характеристиками, материал имеет высокий массовый износ.The closest in technical essence to the claimed material is an antifriction polymer composition containing polytetrafluoroethylene (PTFE) (98-99 wt.%) And synthetic inorganic magnesium spinel (1.0-2.0 wt.%) As an inorganic filler, (prototype ) [RF Patent 2281960 C1; C08J 5/16, C08L 27/18, C08K 3/22. Antifriction polymer composition / Okhlopkova A.A., Popov S.N., Sleptsova S.A., Avvakumov E.G., Vinokurova O.B., Gusev A.A. Claim 03/21/2005; Publ. 08/20/2006; Bull. No. 23]. Possessing good physical and mechanical characteristics, the material has high mass wear.
Технической задачей изобретения является повышение износостойкости композиционного материала при улучшении деформационно-прочностных характеристик.An object of the invention is to increase the wear resistance of the composite material while improving the deformation and strength characteristics.
Достижение положительного эффекта достигается введением в композиционный материал на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и синтетической шпинели магния (MgAl2O4) фторопласта-4 МБ при следующем соотношении компонентов, мас.%:Achieving a positive effect is achieved by introducing fluoroplastic-4 MB in the composite material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) and synthetic spinel magnesium (MgAl 2 O 4 ) in the following ratio, wt.%:
ПТФЭ - 93,0-97,0;PTFE - 93.0-97.0;
MgAl2O4 - 1,0-2,0;MgAl 2 O 4 - 1.0-2.0;
Ф-4 МБ - 2,0-5,0.F-4 MB - 2.0-5.0.
ПТФЭ (фторопласт-4) - промышленный продукт ГОСТ 10007-80, представляющий собой белый рыхлый порошок со степенью кристалличности до спекания 95-98%, после спекания 50-70%, плотностью 2,17-2,19 г/см3, температурой плавления 327°С.PTFE (fluoroplast-4) is an industrial product of GOST 10007-80, which is a white loose powder with a crystallinity of 95-98% before sintering, 50-70% after sintering, a density of 2.17-2.19 g / cm 3 , temperature melting point 327 ° C.
MgAl2O4 - шпинель магния - продукт, полученный путем механохимического синтеза в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (г.Новосибирск). Физические параметры шпинели магния: размеры частиц - 80 нм; удельная поверхность - 170-200 м2/г [Патент РФ 2078037 C1, C01B 33/20, 33/26. Способ получения алюмосиликата щелочноземельного металла /Аввакумов Е.Г., Девяткина Е.Т.. Косова Н.В., Ляхов Н.З. - №93029074/25; Заявл. 31.05.1993; Опубл. 27.04.1997; Бюл. №12].MgAl 2 O 4 - magnesium spinel - a product obtained by mechanochemical synthesis at the Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS (Novosibirsk). Physical parameters of magnesium spinel: particle sizes - 80 nm; specific surface area - 170-200 m 2 / g [RF Patent 2078037 C1, C01B 33/20, 33/26. The method of producing aluminosilicate of alkaline earth metal / Avvakumov E.G., Devyatkina E.T. Kosova N.V., Lyakhov N.Z. - No. 93029074/25; Claim 05/31/1993; Publ. 04/27/1997; Bull. No. 12].
Полимер Ф-4 МБ представляет собой сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (ТФЭ-ГФП), содержащий боковые группы CF3, с температурой плавления кристаллитов 270-290°С и плотностью 2,14-2,17 г/см3, имеет высокую химическую стойкость, атмосферостойкость, высокие прочностные характеристики, низкий коэффициент трения (ТУ 301-05-73-90).The polymer F-4 MB is a copolymer of tetrafluoroethylene with hexafluoropropylene (TFE-HFP) containing CF 3 side groups, with a crystallite melting point of 270-290 ° C and a density of 2.14-2.17 g / cm 3 , has a high chemical resistance , weather resistance, high strength characteristics, low coefficient of friction (TU 301-05-73-90).
Для получения композиции в ПТФЭ вводили фторопласт-4 МБ и синтетическую шпинель магния. Введение шпинели магния в композицию ПТФЭ+Ф-4 МБ привело к образованию более плотной упорядоченной структуры и, как следствие, к повышению триботехнических характеристик материала (табл.1). Структурообразующие свойства частиц шпинели магния зарегистрированы методами электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа.To obtain the composition, PTFE-4 MB and synthetic magnesium spinel were introduced in PTFE. The introduction of magnesium spinel into the PTFE + F-4 MB composition led to the formation of a denser ordered structure and, as a result, to an increase in the tribological characteristics of the material (Table 1). The structure-forming properties of magnesium spinel particles are recorded by electron microscopy and X-ray diffraction analysis.
Для получения композиционного материала в ПТФЭ вводили полимер Ф-4 МБ и шпинель магния, помещая расчетную массу полимеров и наполнителя в высокооборотный смеситель и смешивая до получения однородной массы. Затем из композиции путем холодного прессования делали заготовки требуемой формы и спекали в электрической печи при температуре 370±5°С.To obtain a composite material, a F-4 MB polymer and magnesium spinel were introduced into PTFE, placing the calculated mass of polymers and filler in a high-speed mixer and mixing until a homogeneous mass was obtained. Then, preforms of the required shape were made from the composition by cold pressing and sintered in an electric furnace at a temperature of 370 ± 5 ° C.
Введение в ПТФЭ фторопласта Ф-4 МБ и синтетической шпинели магния позволяет получить композиционный материал, обладающий высокой износостойкостью и повышенными деформационно-прочностными показателями.The introduction of PTFE PTFE F-4 MB and synthetic spinel magnesium allows you to get a composite material with high wear resistance and high deformation and strength characteristics.
Пример. 94 г ПТФЭ, 5 г Ф-4 МБ и 1 г MgAl2O4 смешивали в лопастном смесителе до получения однородной массы. После смешения композицию сушили в термошкафу при температуре 100-120°С в течение 1 ч. Затем композицию помещали в холодную пресс-форму и прессовали изделие при удельном давлении 50 МПа. Спекание изделий проводили в электрической печи при температуре 370±5°С (время выдержки 0,3 ч на Example. 94 g of PTFE, 5 g of F-4 MB and 1 g of MgAl 2 O 4 were mixed in a paddle mixer until a homogeneous mass was obtained. After mixing, the composition was dried in an oven at a temperature of 100-120 ° C for 1 h. Then, the composition was placed in a cold mold and the product was pressed at a specific pressure of 50 MPa. Sintering of products was carried out in an electric furnace at a temperature of 370 ± 5 ° C (exposure time 0.3 h at
10-3 м толщины образца). Полученные изделия охлаждали в печи до 200°С со скоростью 0,03% с последующим свободным охлаждением до комнатной температуры. Охлаждение спеченных изделий проводили непосредственно в печи.10 -3 m of sample thickness). The resulting products were cooled in an oven to 200 ° C at a rate of 0.03%, followed by free cooling to room temperature. Sintered bodies were cooled directly in the furnace.
За пределами заявляемого соотношения компонентов физико-механические свойства композиции ухудшаются.Outside of the claimed ratio of components, the physico-mechanical properties of the composition are deteriorating.
Остальные примеры получения композиционного материала заявляемого состава приведены в табл.1.The remaining examples of obtaining composite material of the claimed composition are given in table 1.
Методики определения свойств композитаMethods for determining the properties of a composite
Физико-механические свойства заявляемой полимерной композиции триботехнического назначения определены на стандартных образцах (ГОСТ 11262-80). Испытания проводили на испытательной машине "UTS-2" (Германия) при комнатной температуре и скорости перемещения подвижных захватов 100 мм/мин на лопатках (количество образцов на одно испытание - 10).Physico-mechanical properties of the claimed polymer composition for tribological purposes are determined on standard samples (GOST 11262-80). The tests were carried out on a testing machine "UTS-2" (Germany) at room temperature and a moving speed of moving grippers of 100 mm / min on the blades (the number of samples per test was 10).
Массовый износ и коэффициент трения определяли на машине трения СМЦ-2 согласно ГОСТ 11629, схема «вал-втулка» (образец - втулка с внешним и внутренним диаметром 34 и 26 мм, соответственно высотой 22 мм, контртело - стальной вал из стали 45 с твердостью 45-50 HRC и шероховатостью 0,06-0,07 мкм, нагрузка - 67 Н, скорость скольжения - 0,39 м/с).Mass wear and friction coefficient were determined on a friction machine СМЦ-2 according to GOST 11629, “shaft-sleeve” scheme (sample - sleeve with external and internal diameters of 34 and 26 mm, respectively 22 mm high, counterbody - steel shaft made of steel 45 with hardness 45-50 HRC and a roughness of 0.06-0.07 microns, a load of 67 N, a sliding speed of 0.39 m / s).
Технико-экономическая эффективностьFeasibility
Использование заявляемого изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет значительно снизить массовый износ в 370 раз по сравнению с ПТФЭ, в 15 раз по сравнению с прототипом при сохранении, а при некоторых соотношениях компонентов и улучшении значений относительного удлинения при разрыве в 1,3-1,5 раза по сравнению с прототипом. Оптимальное содержание наполнителей: фторопласт-4 МБ - 2,0-5,0 мас.%, MgAl2O4 - 1-2 мас.%.The use of the claimed invention, implemented on standard equipment, can significantly reduce mass wear by 370 times compared with PTFE, 15 times compared with the prototype while maintaining, and with some ratios of components, and improving elongation at break of 1.3-1 , 5 times compared with the prototype. The optimal content of fillers: fluoroplast-4 MB - 2.0-5.0 wt.%, MgAl 2 O 4 - 1-2 wt.%.
Применение полимерной композиции заявляемого состава позволит значительно повысить ресурс работы изделий в узлах трения машин и оборудования и расширить их область применения.The use of the polymer composition of the claimed composition will significantly increase the service life of products in the friction units of machines and equipment and expand their scope.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007127386/04A RU2354667C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Tribotechnical polymer composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007127386/04A RU2354667C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Tribotechnical polymer composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007127386A RU2007127386A (en) | 2009-01-27 |
RU2354667C1 true RU2354667C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=40543539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007127386/04A RU2354667C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Tribotechnical polymer composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2354667C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484107C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Polymer composition for tribotechnical purposes |
RU2552744C2 (en) * | 2013-04-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Basalt-fluoroplastic composite material for tribotechnical purposes |
-
2007
- 2007-07-17 RU RU2007127386/04A patent/RU2354667C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484107C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Polymer composition for tribotechnical purposes |
RU2552744C2 (en) * | 2013-04-19 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Basalt-fluoroplastic composite material for tribotechnical purposes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007127386A (en) | 2009-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8901197B2 (en) | Modified fluorocarbon resin composition and molded products | |
RU2354667C1 (en) | Tribotechnical polymer composition | |
JP2022140773A (en) | Polytetrafluoroethylene composition | |
JPH07505671A (en) | Polyoxymethylene composition containing at least one encapsulated nucleating agent | |
RU2403269C2 (en) | Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method | |
RU2307130C1 (en) | Polymeric antifrictional composite material | |
RU2484107C1 (en) | Polymer composition for tribotechnical purposes | |
CN114196180B (en) | Preparation method of coffee shell carbon/degradable plastic PHBV composite material | |
RU2675520C1 (en) | Polymer material of tribotechnical purpose on the basis of polytetrafluoethylene | |
RU2535216C1 (en) | Antifrictional polymer composition with thermally expanded graphite | |
JP2004331814A (en) | Modified fluororesin composition and modified fluororesin molded product | |
RU2281960C1 (en) | Antiwear resin composition | |
Panin et al. | Mechanical and Tribological Characteristics of Nano-and Microcomposites with UHMWPE–PTFE polymer–polymer matrix | |
RU2114874C1 (en) | Antifriction polymer composition with sealing capability | |
RU2296139C2 (en) | Antifriction polymer composition | |
RU2454439C1 (en) | Polymer material for tribotechnical purposes | |
Berladir et al. | Mechanically activated polytetrafluoroethylene: morphology and supramolecular structure | |
JP2007197717A (en) | Polyarylene sulfide-based resin composition and resin composition for sliding | |
RU2319713C1 (en) | Composition polymeric material of tribotechnical designation | |
RU2664129C1 (en) | Polymer material for tribotechnical purposes | |
RU2688134C1 (en) | Polymer tribotechnical composition based on ultrahigh molecular weight polyethylene and 2-mercaptobenzothiazole | |
RU2177962C1 (en) | Sealing-destination antifriction polymer compositions | |
CN1357568A (en) | Agglomerate and molded product of polytetrafluoroethylene | |
RU2467033C1 (en) | Nanocomposite polytetrafluoroethylene-based construction material | |
RU2552744C2 (en) | Basalt-fluoroplastic composite material for tribotechnical purposes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |