Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

эпоксидная композиция

Классы МПК:C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
C08K13/02 органические и неорганические компоненты
C08K3/02 элементы
C08K3/04 углерод
C08K3/08 металлы
C08J5/16 изготовление изделий или материалов с низким коэффициентом трения
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (ЮФУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-11-25
публикация патента:

Изобретение относится к эпоксидным композициям и может применяться в машиностроении. Эпоксидная композиция, содержит (мас.ч.): эпоксидную диановую смолу - 100, полиэтиленполиамин - 15-20, дибутилфталат - 8-12, измельченный графит с дисперсностью (0,3-0,5)·10-6 м - 20-25, кристаллический йод - 0,5-1,0 мас.ч., порошок железа с дисперсностью (5-10)·10 -6 м 200-250. Эпоксидная композиция обладает повышенной износостойкостью и стойкостью к поверхностному истиранию при нагреве до температуры 80°С. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области химии, преимущественно к органическим высокомолекулярным соединениям и композициям на их основе, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Известна эпоксидная композиция (см. авторское свидетельство № 1609799, С08L 63/02, бюл. № 44, 1990 г.), содержащая эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин и пятипроцентный раствор диацетата целлюлозы в фурфуриловом спирте при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 100
Полиэтиленполиамин 21-42
Пятипроцентный раствор диацетата эпоксидная композиция, патент № 2424258
целлюлозы в фурфуриловом спирте 1-25

Признаки, совпадающие, - наличие составляющих: эпоксидная диановая смола, полиэтиленполиамин.

Причины, препятствующие решению поставленной задачи, - данная эпоксидная композиция имеет низкую теплопроводность и ударную прочность при высоких значениях коэффициента трения, а также сложность получения композиции в производственных условиях вследствие ограниченного выпуска диацетата целлюлозы в фурфуриловом спирте деревообрабатывающей промышленностью и его высокой огнеопасности.

Известна эпоксидная композиция (см. Миненков В.В., Стасенко И.В. «Прочность деталей из пластмасс», М.: Машиностроение, 1977, стр.21), содержащая эпоксидную смолу ЭД-5, полиэтиленполиамин, дибутилфталат, железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная смола ЭД-5 100
Полиэтиленполиамин 10
Дибутилфталат10
Железный порошок 200

Признаки, совпадающие: эпоксидная смола ЭД-5, полиэтиленполиамин, дибутилфталат, железный порошок.

Причины, препятствующие решению поставленной задачи, - низкая износостойкость эпоксидной композиции (компаунда), не позволяющая широко использовать сравнительно дешевую композицию в машиностроении при изготовлении, например, втулок для подшипников скольжения, штампов, направляющих и других деталей.

За прототип принята эпоксидная композиция (см. патент РФ № 2156658, С08J 63/02, С08К 13/02, С08J 5/16 // (C08L 63/02, 73:02), (С08К 13/02, 3:08, 3:08, 5:10, бюл. № 23, 2000 г.)), содержащая эпоксидную диановую смолу, полиэтиленполиамин, дибутилфталат, порошок железа с дисперсностью (5-10)·10 -6 м, измельченный графит с дисперсностью (0,3-0,5)·10 -6 м при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 100
Полиэтиленполиамин 15-20
Дибутилфталат8-12
Порошок железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м 150-200
Измельченный графит с дисперсностью эпоксидная композиция, патент № 2424258
(0,3-0,5)·10 -6 м20-25

Признаки, совпадающие, - наличие составляющих: эпоксидная диановая смола, полиэтиленполиамин, дибутилфталат, порошок железа с дисперсностью (5-10)·10 -6 м, измельченный графит с дисперсностью (0,3-0,5)·10 -6 м.

Причины, препятствующие решению поставленной задачи, - снижение ударной прочности, износостойкости и стойкости к поверхностному истиранию композиционного материала при повышении температуры эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является повышение ударной прочности эпоксидной композиции с одновременным обеспечением высокой износостойкости и стойкости к поверхностному истиранию ее при повышении температуры эксплуатации.

Технический результат заключается в том, что композиция дополнительно содержит кристаллический йод в количестве 0,5-1,0 мас.ч., а порошок железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м содержится в количестве 200-250 мас.ч.

Для достижения технического результата эпоксидная композиция, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 100
Полиэтиленполиамин 15-20
Дибутилфталат8-12
Измельченный графит с дисперсностью эпоксидная композиция, патент № 2424258
(0,3-0,5)·10 -6 м20-25,

дополнительно содержит кристаллический йод в количестве 0,5-1,0 мас.ч., а порошок железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м содержится в количестве 200-250 мас.ч.

Сущность изобретения выражается в совокупности новых свойств эпоксидной композиции (повышении износостойкости и стойкости к поверхностному истиранию при нагреве ее до температуры 80°С), достигаемых в результате использования в эпоксидной композиции большего количества порошка железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м и добавления в ее состав кристаллического йода при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 100
Полиэтиленполиамин 15-20
Дибутилфталат8-12
Порошок железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м 200-250
Измельченный графит с дисперсностью эпоксидная композиция, патент № 2424258
(0,3-0,5)·10 -6 м25-30
Кристаллический йод0,5-1,0

Эпоксидная композиция получается следующим образом: в эпоксидную диановую смолу (например, ЭД-5) в количестве 100 мас.ч. добавляется пластификатор дибутилфталат (8-12 мас.ч.), порошок железа с дисперсностью (5-10)·10 -6 м (200-250 мас.ч.) и измельченный графит с дисперсностью (0,3-0,5)·10-6 м (20-25 мас.ч.). Полученная смесь тщательно перемешивается в течение 8-10 мин, после чего в нее добавляются кристаллический йод (0,5-1,0 мас.ч.) и отвердитель - полиэтиленполиамин (15-20 мас.ч.); полученная смесь вновь тщательно перемешивается в течение 3-5 мин. Приготовленная таким образом эпоксидная композиция заливается в формы и устанавливается для затвердевания в сушильном шкафу. Затвердевание эпоксидной композиции происходит в течение 12-16 часов при температуре 60-80°С.

Принятое количество порошка железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м обусловлено необходимостью увеличения теплопроводности и ударной прочности эпоксидной композиции при нагреве ее до температуры 80°С. Более насыщенное содержание частиц железа в эпоксидной композиции позволяет легче отводить тепло из нее в окружающую среду. При этом железо имеет более высокую ударную прочность, чем эпоксидная смола.

Так как изделия из эпоксидной композиции чаще всего работают в узлах трения (например, втулки подшипников скольжения, направляющие металлорежущих станков и приборов, плунжерные пары), то добавление в эпоксидную композицию кристаллического йода необходимо для повышения температурной устойчивости измельченного графита с дисперсностью (0,3-0,5)·10-6 м, являющегося твердой смазкой, так как с повышением температуры в результате физико-химических превращений активность йода повышается и образующиеся на его основе соединения приобретают свойства твердой смазки (см. Латышев В.Н., Наумов А.Г., Раднюк B.C., Тимаков А.С., Корчагин А.В. Применение йода как компонента СОТС при резании металлов. // Металлообработка, 2008, № 3(45). - С.9-14).

Для определения оптимального соотношения между компонентами предлагаемой эпоксидной композиции были выполнены исследования последней на теплопроводность, ударную прочность и износостойкость. Для определения теплопроводности эпоксидной смолы изготавливались стержни диаметром 10 мм и длиной 100 мм, а для определения ударной прочности эпоксидной композиции изготавливались кубики размером сторон 20·10-3 м (20 мм). Теплопроводность эпоксидной композиции определялась на специальной установке, содержащей нагреватель (нихромовую спираль), устанавливаемый с одного конца испытываемого стержня, камеры с захватом и тепловым датчиком, прижимаемым к другому концу стержня. Тепловой датчик был настроен на температуру 80°С, по достижении которой зажигалась сигнальная лампочка. О теплопроводности эпоксидной смолы судили по промежутку времени от начала нагрева конца стержня до зажигания лампочки.

Ударная прочность эпоксидной композиции определялась на копре по массе груза, падающего с высоты 1,5 м, при котором происходит разрушение кубика. Последний также нагревался при помощи нихромовых пластин до температуры 80°С.

Для испытания эпоксидной композиции на износостойкость использовалась специальная установка для испытания материалов на истирание (см. Бутенко В.И. «Исследование качества поверхностного слоя обрабатываемой стали». // Известия вуз. Машиностроение, 1979, № 4, стр.101-104). Нагрев испытываемых образцов осуществлялся с помощью устройства индукционного нагрева (см. патент РФ № 2245927, «Устройство индукционного нагрева для обработки поверхностей резанием», С21D 1/42, В23В 1/00, бюл. № 4, 2005 г.). В качестве контртела использовались бруски из быстрорежущей стали Р6М5, закаленной до твердости HRC 63-65. Были приняты следующие режимы испытания: давление контртела на исследуемую поверхность образца р=0,8 МПа, скорость скольжения Vск=1,2 м/с, без смазки. Износостойкость и стойкость к поверхностному истиранию образцов из эпоксидной композиции определялась на вертикальном оптиметре ИЗВ-1 с точностью ±0,001 мм.

Результаты выполненных исследований по определению оптимального состава предлагаемой эпоксидной композиции приведены в табл.1.

Проведены сравнительные испытания на ударную прочность и износостойкость образцов, изготовленных из известной эпоксидной композиции по прототипу (см. патент РФ № 2154658, С08L 63/02, С08К 13/02, С08J 5/16 // (С08L 63/02, 73:02), (С08К 13/02, 3:04, 3:08, 5:10), бюл. № 23, 2000 г.) и предлагаемой эпоксидной композиции состава, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола 100
Полиэтиленполиамин 15-20
Дибутилфталат8-12
Порошок железа с дисперсностью (5-10)·10-6 м 200-250
Измельченный графит с дисперсностью эпоксидная композиция, патент № 2424258
(0,3-0,5)·10 -6 м20-25
Кристаллический йод0,5-1,0

Испытания образцов из различных составов эпоксидной композиции проводились на установке для испытания материалов на истирание при индукционном нагреве образцов с использованием в качестве контртела брусков из быстрорежущей стали Р6М5, закаленных до твердости HRC 62-65. Режим испытаний был принят следующим: давление р=1,5 МПа, скорость скольжения Vск=2 м/с, температура контакта эпоксидная композиция, патент № 2424258 =80°С, время испытаний 7,2·10 с, без смазки. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Анализ представленных в табл.2 данные показывает, что использование предлагаемой эпоксидной композиции позволяет в 1,5-2 раза повысить ее ударную прочность с одновременным обеспечением высокой износостойкости и стойкости к поверхностному истиранию при нагреве до температуры 80°С.

эпоксидная композиция, патент № 2424258

Таблица 2

Результаты испытаний образцов из эпоксидной композиции по прототипу и предлагаемого состава на ударную прочность и износостойкость
Состав эпоксидной композиции по прототипу Предлагаемый состав эпоксидной композиции
№ образцаУдарная прочность, кг/см2 Износ U·10-6, м № образцаУдарная прочность, кг/см2 Износ U·10-6, м
1.8,6 751. 14,434
2. 8,971 2.15,1 32
3. 8,2 733. 14,833
4. 7,985 4.15,4 35
5. 8,1 695. 15,234
6. 8,372 6.15,5 29
7. 8,4 747. 14,727
8. 8,270 8.14,6 31
9. 9,0 679. 15,628
10. 8,175 10.15,3 32

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эпоксидная композиция, содержащая, мас.ч.:

эпоксидную диановую смолу 100
полиэтиленполиамин 15-20
дибутилфталат8-12
измельченный графит с дисперсностью (0,3-0,5)·10-6 м 20-25,


отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кристаллический йод в количестве 0,5-1,0 мас.ч., а порошок железа с дисперсностью (5-10)·10 -6 м содержится в количестве 200-250 мас.ч.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2424258

patent-2424258.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов

Класс C08K13/02 органические и неорганические компоненты

Класс C08K3/02 элементы

Класс C08K3/04 углерод

Патенты РФ в классе C08K3/04:
лист, характеризующийся высокой проницаемостью по водяному пару -  патент 2526617 (27.08.2014)
композиция на основе вспениваемых винилароматических полимеров с улучшенной теплоизоляционной способностью, способы ее получения и вспененное изделие, полученное из этой композиции -  патент 2526549 (27.08.2014)
шина, содержащая слой-хранилище антиоксиданта -  патент 2525596 (20.08.2014)
антифрикционный полимерный композиционный материал -  патент 2525492 (20.08.2014)
содержащий древесный уголь пластмассовый упаковочный материал и способ его изготовления -  патент 2525173 (10.08.2014)
способ получения наномодифицированного связующего -  патент 2522884 (20.07.2014)
огнестойкая резиновая смесь -  патент 2522627 (20.07.2014)
композиции гбнк с очень высокими уровнями содержания наполнителей, имеющие превосходную обрабатываемость и устойчивость к агрессивным жидкостям -  патент 2522622 (20.07.2014)
морозостойкая резиновая смесь -  патент 2522610 (20.07.2014)
полимерная композиция для радиаторов охлаждения светоизлучающих диодов (сид) и способ ее получения -  патент 2522573 (20.07.2014)

Класс C08K3/08 металлы

Патенты РФ в классе C08K3/08:
антифрикционная композиция -  патент 2526989 (27.08.2014)
смеси, акцептирующие кислород -  патент 2516268 (20.05.2014)
электропроводный твердый композиционный материал и способ его получения -  патент 2515574 (10.05.2014)
полимерный композиционный материал для радиоэлектронной техники -  патент 2502767 (27.12.2013)
композиция, не пропускающая кислород -  патент 2495063 (10.10.2013)
полимерная композиция для поглощения высокочастотной энергии -  патент 2493186 (20.09.2013)
поглощающие кислород смеси -  патент 2492191 (10.09.2013)
многослойная пленка, имеющая активный противокислородный барьерный слой и поглощающий кислород слой на основе железа -  патент 2453438 (20.06.2012)
алюминийсодержащие полиэфирные полимеры, обладающие низкими скоростями образования ацетальдегида -  патент 2448124 (20.04.2012)
содержащие связующее термопластичные массы для изготовления металлических формованных изделий -  патент 2446031 (27.03.2012)

Класс C08J5/16 изготовление изделий или материалов с низким коэффициентом трения

Патенты РФ в классе C08J5/16:
антифрикционная композиция -  патент 2526989 (27.08.2014)
антифрикционный композиционный полимерный материал -  патент 2524958 (10.08.2014)
композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида -  патент 2522106 (10.07.2014)
антифрикционный композиционный материал -  патент 2504560 (20.01.2014)
способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена -  патент 2495886 (20.10.2013)
антифрикционный композиционный материал -  патент 2495060 (10.10.2013)
композиция антифрикционного твердого смазочного покрытия -  патент 2493241 (20.09.2013)
способ получения антифрикционных материалов для бинарных поверхностей -  патент 2487904 (20.07.2013)
полимерная композиция триботехнического назначения -  патент 2484107 (10.06.2013)
способ получения композиционного материала на основе политетрафторэтилена и диоксида кремния -  патент 2469056 (10.12.2012)

Наверх