RU2484107C1 - Полимерная композиция триботехнического назначения - Google Patents
Полимерная композиция триботехнического назначения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484107C1 RU2484107C1 RU2011151589/05A RU2011151589A RU2484107C1 RU 2484107 C1 RU2484107 C1 RU 2484107C1 RU 2011151589/05 A RU2011151589/05 A RU 2011151589/05A RU 2011151589 A RU2011151589 A RU 2011151589A RU 2484107 C1 RU2484107 C1 RU 2484107C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- serpentinite
- magnesium spinel
- polymer composition
- ptfe
- friction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерным композитным антифрикционным материалам. Полимерная композиция содержит политетрафторэтилен, синтетическую шпинель магния с удельной поверхностью 170-200 м2/г и механоактивированный серпентинит. Изобретение позволяет повысить долговечность и работоспособность узлов трения за счет высокой износостойкости, низкого коэффициента трения, которые определяются структурой композиционного материала. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, в частности к полимерным композитным антифрикционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления деталей узлов трения машин и техники: подшипников скольжения, уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного перемещения и других элементов узлов трения.
Известны композиционные материалы для изготовления подшипников скольжения, торцовых уплотнений и других элементов узлов трения на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) 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, что снижает ресурс их работы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому материалу является антифрикционная композиция, содержащая политетрафторэтилен (ПТФЭ) (98-99 мас.%) и в качестве неорганического наполнителя синтетическую шпинель магния (1,0-2,0 мас.%), (прототип, патент RU 2281960 C1; C08J 5/16, C08L 27/18, С208К 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). Обладая высокими физико-механическими характеристиками, материал имеет высокий массовый износ.
Технической задачей изобретения является повышение износостойкости, при сохранении деформационно-прочностных свойств композиционного материала на основе ПТФЭ.
Достижение положительного эффекта обеспечивается введением в ПТФЭ смеси шпинели магния с серпентинитом, предварительно активированного в планетарной мельнице в течение 2 мин, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
серпентинит - 1,0-4,8
шпинель магния - 0,2-1,0
ПТФЭ - остальное.
ПТФЭ - промышленный порошкообразный продукт марки ПН, ГОСТ 10007-80. Средние размеры частиц порошка - 50-100 мкм, молекулярная масса - 100-500 тыс, степень кристалличности до спекания - 95-98%, после спекания - 50-70%, плотность 2150-2260 кг/м3, температура плавления кристаллов 327°С, температура стеклования аморфных участков - 120°С.
Серпентинит - слоистый гидросиликат магния Mg6[Si4O10](OH)8, горная порода (в работе использован серпентинит месторождения Мурманской области), возникающая при гидротермальной переработке ультраосновных изверженных пород. Состоит, главным образом, из смеси минералов группы серпентина: волокнистого хризотила, пластинчатого антигорита и массивного лизардита. Физические параметры серпентинита: размеры частиц - 0,6-10 мкм, объемная масса - 2,6-2,8 кг/дм, прочность на сжатие - 8-25 Н/мм, водопоглощение по весу - 0,1-1,5%, износостойкость - 8-25/50 см (по Беме), плотность - 2,2-2,7 г/см3.
Шпинель магния (MgAl2O4), продукт, полученный путем механохимического синтеза в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (г.Новосибирск). Физические параметры шпинели магния: размеры частиц 70-80 нм; удельная поверхность - 170-200 м2/г (см. патент RU 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).
Для повышения структурной активности и улучшения адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз «полимер-наполнитель», серпентинит вначале подвергали механоактивации в планетарной мельнице, например типа «АГО-2», в течение 2 мин, далее смешивали со шпинелью магния. Предварительная обработка серпентинита в планетарной мельнице ведет к механической активации, повышающей его структурную активность и усреднению дисперсного состава. Совмещение ПТФЭ со смесью шпинели магния и механоактивированного серпентинита проводили в лопастном смесителе со скоростью 3000 об/мин: поместив расчетную массу компонентов в высокооборотный смеситель, смешивали до получения однородной массы. Затем из композиции делали заготовки требуемой формы по технологии холодного прессования с последующим свободным спеканием при температуре 375-380°С. При этом время выдержки определяется из расчета 0,3 ч на 10-3 м толщины образца. Полученные изделия охлаждали в печи до 200°С со скоростью 0,03°С/с с последующим свободным охлаждением до комнатной температуры. Охлаждение спеченных изделий проводили непосредственно в печи.
Введение в ПТФЭ смеси шпинели магния с механоактивированным серпентинитом в приведенных соотношениях позволило получить композиционные материалы, обладающие повышенными деформационно-прочностными показателями и износостойкостью, в том числе при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок.
Пример. Наполнитель серпентинит активировали в планетарной мельнице в течение 2 мин, затем 1,0 г механоактивированного серпентинита смешивали с 1,0 г шпинели магния. Полученную однородную смесь наполнителей смешивали с 98,0 г ПТФЭ в лопастном смесителе до получения однородной массы. Далее композицию помещали в пресс-форму и прессовали изделия при удельном давлении 50 МПа. Спекание изделий производили при температуре 375-380°С (время выдержки определяется из расчета 0,3 ч на 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.
Остальные примеры получения композиционного материала заявляемого состава приведены в таблице.
Методики определения свойств композита
Физико-механические свойства заявляемого антифрикционного материала определяли на стандартных образцах (ГОСТ 11262-80). Относительное удлинение (εр) и прочность при растяжении (δр) определяли 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).
Массовый износ и коэффициент трения определяли на машине трения СМЦ-2, «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 - 65 Н, скорость скольжения - 0,39 м/с) согласно ГОСТ 11629.
Технико-экономическая эффективность
Использование заявляемого изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет снизить массовый износ до 2500 раз, уменьшить коэффициент трения до 1,5 раз, при сохранении деформационно-прочностных характеристик. Как видно из приведенных данных, оптимальное содержание механоактивированного серпентинита - 1,0-4,8 мас.% и шпинели магния - 0,2-1 мас.%.
Применение антифрикционной композиции заявляемого состава позволит повысить ресурс работы изделий в узлах трения машин и оборудования и расширить их область применения.
Таблица примеров | |||||
Состав | Содержание компонентов, мас.% | Физико-механические характеристики | Массовый износ (мг) | Коэффициент трения по стали при нагрузке 65 Н | |
σр, МПа | εр,% | ||||
ПТФЭ | - | 20-22 | 300-320 | 370-375 | 0,04 |
ПТФЭ + активированный в АГО-2 серпентинит + шпинель магния | 98 | 22 | 356 | 0,39 | 0,032 |
1 | |||||
1 | |||||
98 | 20 | 317 | 3,21 | 0,033 | |
1,5 | |||||
0,5 | |||||
98 | 21 | 329 | 6,69 | 0,044 | |
1,8 | |||||
0,2 | |||||
95 | 20 | 320 | 0,09 | 0,041 | |
4 | |||||
1 | |||||
95 | 21 | 344 | 0,09 | 0,026 | |
4,5 | |||||
0,5 | |||||
95 | 19 | 336 | 0,81 | 0,026 | |
4,8 | |||||
0,2 | |||||
ПТФЭ + шпинель магния (прототип) | 99 | 21-23 | 320-330 | 23-25 | - |
1 | |||||
ПТФЭ + шпинель магния (прототип) | 98 | 20-22 | 300-310 | 15-17 | - |
2 | |||||
Claims (1)
- Полимерная композиция триботехнического назначения, содержащая политетрафторэтилен и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит синтетическую шпинель магния с удельной поверхностью 170-200 м2/г и механоактивированный серпентинит, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:
механоактивированный серпентинит 1,0-4,8 шпинель магния 0,2-1,0 политетрафторэтилен остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151589/05A RU2484107C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Полимерная композиция триботехнического назначения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151589/05A RU2484107C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Полимерная композиция триботехнического назначения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484107C1 true RU2484107C1 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011151589/05A RU2484107C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Полимерная композиция триботехнического назначения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484107C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699109C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена, механоактивированных каолина и шпинеля магния |
WO2020159394A1 (ru) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Роторно-Поршневые Компрессоры Инжиниринг" | Система уплотнения роторно-поршневого компрессора |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5308516A (en) * | 1989-06-08 | 1994-05-03 | Century Oils, Inc. | Friction modifiers |
RU2281960C1 (ru) * | 2005-03-21 | 2006-08-20 | Институт неметаллических материалов СО РАН | Антифрикционная полимерная композиция |
RU2319731C1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-03-20 | Валерий Владимирович Ладиков | Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
RU2354667C1 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-05-10 | Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Полимерная композиция триботехнического назначения |
RU2370390C2 (ru) * | 2007-09-19 | 2009-10-20 | Геннадий Егорович Селютин | Смазочный стержень-композиция для уменьшения износа в паре трения реборда колеса - рельс |
RU2415176C2 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-03-27 | Николай Александрович Давыдов | Нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция (варианты), нанотехнологическая смазочная композиция и способ нанотехнологической смазки |
-
2011
- 2011-12-16 RU RU2011151589/05A patent/RU2484107C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5308516A (en) * | 1989-06-08 | 1994-05-03 | Century Oils, Inc. | Friction modifiers |
RU2281960C1 (ru) * | 2005-03-21 | 2006-08-20 | Институт неметаллических материалов СО РАН | Антифрикционная полимерная композиция |
RU2319731C1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-03-20 | Валерий Владимирович Ладиков | Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам |
RU2354667C1 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-05-10 | Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Полимерная композиция триботехнического назначения |
RU2370390C2 (ru) * | 2007-09-19 | 2009-10-20 | Геннадий Егорович Селютин | Смазочный стержень-композиция для уменьшения износа в паре трения реборда колеса - рельс |
RU2415176C2 (ru) * | 2009-05-29 | 2011-03-27 | Николай Александрович Давыдов | Нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция (варианты), нанотехнологическая смазочная композиция и способ нанотехнологической смазки |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020159394A1 (ru) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Роторно-Поршневые Компрессоры Инжиниринг" | Система уплотнения роторно-поршневого компрессора |
US11988207B2 (en) | 2019-01-28 | 2024-05-21 | Rpc Engineering Limited Liability Company | Sealing system for a rotary-piston compressor |
RU2699109C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена, механоактивированных каолина и шпинеля магния |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qian et al. | Poly (lactic acid) biocomposites reinforced with ultrafine bamboo‐char: Morphology, mechanical, thermal, and water absorption properties | |
CN102199330B (zh) | 一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法及其制品 | |
CN109777013A (zh) | 一种石墨烯改性聚四氟乙烯油封唇片材料及其制备方法 | |
RU2484107C1 (ru) | Полимерная композиция триботехнического назначения | |
Razali et al. | Preparation and properties enhancement of poly (lactic acid)/calcined‐seashell biocomposites for 3D printing applications | |
Abdel Zaher et al. | Utility of zinc (lignin/silica/fatty acids) complex driven from rice straw as antioxidant and activator in rubber composites | |
Xu et al. | Interface self‐reinforcing ability and antibacterial effect of natural chitosan modified polyvinyl chloride‐based wood flour composites | |
RU2535216C1 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция с терморасширенным графитом | |
RU2307130C1 (ru) | Полимерный антифрикционный композиционный материал | |
RU2675520C1 (ru) | Полимерный материал триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена | |
RU2460742C2 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция | |
RU2354667C1 (ru) | Полимерная композиция триботехнического назначения | |
RU2454439C1 (ru) | Полимерный материал триботехнического назначения | |
RU2505562C1 (ru) | Композиционный материал на основе синтетического цис-изопренового каучука и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (свмпэ) для наружных обкладок конвейерных лент | |
RU2296139C2 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция | |
RU2567958C2 (ru) | Композиционный материал с повышенными демпфирующими свойствами на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (свмпэ) | |
CN103589149B (zh) | 用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法 | |
RU2688134C1 (ru) | Полимерная композиция триботехнического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и 2-меркаптобензотиазола | |
RU2436656C1 (ru) | Способ получения антифрикционного изделия из композиционного материала | |
Basu et al. | Unmodified LDH as reinforcing filler for XNBR and the development of flame-retardant elastomer composites | |
RU2319713C1 (ru) | Композиционный полимерный материал триботехнического назначения | |
RU2011154336A (ru) | Материалы, включающие матрицу, и способ их изготовления | |
RU2114874C1 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция герметизирующего назначения | |
RU2329279C1 (ru) | Антифрикционная полимерная композиция | |
RU2467033C1 (ru) | Нанокомпозиционный конструкционный материал на основе политетрафторэтилена |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161217 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190322 |