способ получения фрикционных полимерных материалов

Классы МПК:C08J5/14 изготовление абразивных или фрикционных изделий или материалов
C08L9/00 Композиции гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями
C08L9/02 сополимеры с акрилонитрилом
C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол
C08K3/06 сера
C08K5/40 тиурамсульфиды; тиурамполисульфиды, например соединения, содержащие группы
C08K5/47 тиазолы
Автор(ы):, , , , , , ,
Патентообладатель(и):Колесников Владимир Иванович (RU),
Лапицкий Александр Валентинович (RU),
Сычев Александр Павлович (RU),
Колесников Игорь Владимирович (RU),
Бочкарёв Николай Алексеевич (RU),
Котляр Семён Менашевич (RU),
Сафонов Валерий Григорьевич (RU),
Седов Михаил Петрович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-08-31
публикация патента:

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок в железнодорожном и автомобильном транспорте, в подъемных кранах, муфтах сцепления, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов. Способ заключается в предварительной обработке бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков на пластификационном оборудовании с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными. При этом соотношение волокно-смола составляет от 95-5 до 60-40. Затем вводят специальную добавку 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине. При этом материал содержит, мас.ч.: каучук 100, сера 1-15, тиурам 0,04-2,0, 2-меркаптобензтиазол 0,3-4,0, порошковый наполнитель 10-100, пропитанный волокнистый наполнитель 15-100, эмульсия карбонила металла - 0,5-10,0. Изобретение позволяет повысить прочностные показатели и износостойкость фрикционных полимерных материалов, улучшить условия труда в процессе смешения компонентов. 2 табл.

Формула изобретения

Способ получения фрикционных полимерных материалов, заключающийся в предварительной обработке на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными, при соотношении волокно-смола от 95-5 до 60-40 и специальной добавки 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине, при этом материал содержит, мас.ч.:

каучук100
сера 1-15
тиурам 0,04-2,0
2-меркаптобензтиазол 0,3-4,0
порошковый наполнитель 10-100
пропитанный волокнистый наполнитель 15-100
эмульсия карбонила металла в триэтаноламине 0,5-10,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок в железнодорожном и автомобильном транспорте, в подъемных кранах, муфтах сцепления, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов и др. целей.

Известны фрикционные полимерные материалы и способ их получения на основе бутадиеновых каучуков, содержащих вулканизирующие добавки - серу, тиурам и другие серосодержащие соединения и включающие минеральные порошки, неорганические волокна и металлическую стружку (см. Энциклопедия полимеров. Т.3. Издание Советская энциклопедия, М.: 1977, стр.786-788. Аналог 1).

Недостатками такого способа являются низкие прочностные показатели материала в связи с плохой адгезией каучука к волокнам, образование пыли из волокон, особенно асбестовых, опасных для здоровья персонала, и недостаточно высокие фрикционные свойства.

Описан также способ повышения фрикционно-износных свойств фрикционного изделия за счет предварительного деструктивного воздействия на армирующие (преимущественно полимерные) волокна (см. патент RU 2.114.332 (13) С1 Аналог 2).

Деструктивное воздействие на волокна хотя и несколько повышает адгезию каучуков к их поверхности, но несомненно приводит к уменьшению разрывной прочности полимерных волокон и к разрушению хрупких неорганических волокон, в первую очередь стеклянных. Поэтому указанный способ не позволяет существенно повысить прочностные показатели фрикционных изделий.

Более эффективный способ получения фрикционного полимерного материала описан в ближайшем прототипе (см. патент RU 2.175.335 С2 от 27.04.1999 г.). Он заключается в введении в процессе пластикации каучука эпоксидного компонента - твердого сплава эпоксидных смол с 4,4способ получения фрикционных полимерных материалов, патент № 2430936 диоксидифенилсульфоном и фенолоформальдегидной смолой. Приведенный способ позволяет повысить прочностные показатели и износостойкость тормозного сопряжения.

Недостатком материала, получаемого в соответствии с ближайшим прототипом, является недостаточно равномерное распределение эпоксидного компонента на границе волокно-каучук и, как следствие, неполная реализация адгезионного эффекта.

В процессе эксплуатации фрикционных материалов, содержащих серу, последняя диффундирует в поверхность сопряжения, в результате чего возникают негативные сегрегационные явления, вызывающие деструкцию поверхности железнодорожного колеса.

Целью заявляемого способа является существенное повышение прочностных показателей и износостойкости фрикционных полимерных материалов, исключение образования волокнистой пыли и улучшение условий труда в процессе смешения компонентов, а также нейтрализация образующейся в процессе эксплуатации серы.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения фрикционных полимерных материалов осуществляется путем предварительной обработки на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков с дальнейшим введением вулканизирующих добавок - серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными, при соотношении волокно ÷ смола от 95÷5 до 60÷40 и специальной добавки 1-5% эмульсии жидкого карбонила переходного металла в триэтаноламине, при этом материал содержит в мас.ч.:

Каучук100
Сера 1÷15
Тиурам0,04÷2
2-Меркаптобензтиазол 0,3÷4
Порошковый наполнитель 10÷100
Пропитанный волокнистый наполнитель15÷100
Эмульсия карбонила металла в триэтаноламине 0,5÷10

Пример 1

Приготовление водорастворимой эпоксидной смолы марки Этал АК-732.

В раствор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают 50 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20, 30 мас.ч. эпоксидной алифатической смолы марки ТЭГ-1 (диглицидиловый эфир триэтиленгликоля) и 20 мас.ч. диэтиленгликоля. Взаимодействие компонентов происходит в результате их перемешивания при 30°С в течение 60 мин. После этого к продукту добавляют 100 мас.ч. дистиллированной воды и при 80°С перемешивают в течение 40 мин. Полученный продукт сливают в емкости и перед использованием доводят до нужной концентрации.

Пропитка волокна

В лопастной смеситель загружают 200 мас.ч. растворенной в воде эпоксидной смолы, представляющей собой тройной продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными, марки АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06) с содержанием сухого остатка 30%. Далее в смеситель загружают 200 мас.ч. рубленого стекловолокна (ТУ 5952-061-05763895-2003) и перемешивают в течение 10 минут. Смесь выгружают на противень и сушат до остаточного содержания воды не более 0,5%.

Получение фрикционного материала

В резиносмеситель типа РСВД 140-20 загружается 100 мас.ч. бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924), 8 мас.ч. серы, технической молотой природной сорта 9995, 1 мас.ч. тиурама (ГОСТ 740), 2 мас.ч. 2-меркаптобензтиазола (ГОСТ 739), 45 мас.ч. порошкового наполнителя, состоящего из смеси - глинозем (ГОСТ 30558), графит кристаллический (ГОСТ 5279), крошка диатомитовая обожженная (ТУ 5761-003-25310144-99), концентрат баритовый (ГОСТ 4682) в равном соотношении. Далее в резиносмеситель загружают 60 мас.ч. стекловолокна, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, в соотношении стекловолокно + смола 75÷25. Перемешивание осуществляют при 80°С в течение 25 минут, после чего загружается 5 мас.ч. жидкого пентакарбонила железа в виде 2% эмульсии в триэтаноламине (ТУ 6-02-982-75).

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1, но с изменением состава в соответствии с таблицей 1.

Свойства получаемого фрикционного материала приведены в таблице 2.

Заявляемый способ позволяет значительно повысить прочностные показатели получаемых фрикционных материалов (см. таблицу 2) и нейтрализовать в основном выделяющуюся в процессе эксплуатации серу. Волокна, пропитанные водным раствором эпоксидной смолы, в отличие от непропитанных несравненно лучше сохраняются в процессе смешения с каучуком. Например, стеклянное волокно на вальцах или в резиносмесителе разрушается до размеров длиной менее 0,5 мм, а пропитанное практически сохраняет свой исходный размер, что является важнейшим фактором повышения армирующего эффекта.

Не менее важным является устранение пылеобразования при использовании водного раствора эпоксидной смолы.

Введение в состав материала эпоксидной смолы весьма существенно повышает адгезию каучука к волокну и металлическому каркасу тормозной колодки.

способ получения фрикционных полимерных материалов, патент № 2430936

Таблица 2
Свойства изделий, получаемых из фрикционных полимерных материалов по примерам 1÷7 в сравнении с аналогом и прототипом
Наименование показателя Величина показателя
12 34 56 7Аналог 1 Энциклопедия полимеровПрототип RU 2.175.335
1Прочность при изгибе, МПа100 90 10598 98100 10815 65
2 Прочность при растяжении, МПа76 8085 8886 9092 3537
3 Коэффициент трения по ГОСТ 10791 0,540,52 0,530,52 0,520,52 0,490,38 0,56
4 Износ по ГОСТ 10791 0,07 0,060,06 0,070,06 0,070,06 0,110,05
5 Содержание свободной серы через 6 месяцев эксплуатации, % от веса материала<0,001 <0,001 <0,001<0,001 <0,001 <0,001<0,001 - 0,2

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2430936

patent-2430936.pdf

Класс C08J5/14 изготовление абразивных или фрикционных изделий или материалов

формованные абразивные частицы с низким коэффициентом округлости -  патент 2517526 (27.05.2014)
изделие для обработки поверхности и способ его изготовления -  патент 2515428 (10.05.2014)
способ изготовления тормозной накладки и тормозная накладка -  патент 2504703 (20.01.2014)
композиционный фрикционный полимерный материал -  патент 2499008 (20.11.2013)
фрикционная накладка -  патент 2484328 (10.06.2013)
способ получения высокопрочного фрикционного пресс-материала -  патент 2473571 (27.01.2013)
способ получения тормозных колодок подвижного железнодорожного состава -  патент 2463185 (10.10.2012)
полимерная фрикционная композиция -  патент 2442802 (20.02.2012)
способ получения фрикционных полимерных материалов -  патент 2419639 (27.05.2011)
фрикционный материал -  патент 2400503 (27.09.2010)

Класс C08L9/00 Композиции гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями

Класс C08L9/02 сополимеры с акрилонитрилом

Класс C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол

полимерная композиция для герметизации пьезокерамических приемоизлучающих гидроакустических устройств -  патент 2529542 (27.09.2014)
термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы и полупроводниковое устройство -  патент 2528849 (20.09.2014)
прямая заливка -  патент 2528845 (20.09.2014)
полимерная композиция -  патент 2528681 (20.09.2014)
стабилизаторы для полимеров, содержащих бром алифатического присоединения -  патент 2528677 (20.09.2014)
растворимый в воде амин и его применение -  патент 2528335 (10.09.2014)
эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов -  патент 2527086 (27.08.2014)
использование полимеризуемых смол, характеризующихся низким газовыделением в вакууме, для изготовления композитных материалов, предназначенных для использования в космосе -  патент 2526973 (27.08.2014)
способ получения наномодифицированного связующего -  патент 2522884 (20.07.2014)
заливочный состав для пожаробезопасного остекления -  патент 2522335 (10.07.2014)

Класс C08K3/06 сера

Класс C08K5/40 тиурамсульфиды; тиурамполисульфиды, например соединения, содержащие группы

Класс C08K5/47 тиазолы

композиционный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного и акрилатного каучуков -  патент 2492193 (10.09.2013)
способ приготовления стабилизатора, ускорителя вулканизации или модифицированного посредством микроорганизма природного каучука -  патент 2480492 (27.04.2013)
девулканизатор резиновых отходов -  патент 2477730 (20.03.2013)
способ получения рециклированной резины -  патент 2477729 (20.03.2013)
резиновая смесь -  патент 2476459 (27.02.2013)
сульфенамид, ускоритель вулканизации каучука, содержащий сульфенамид, и способ получения ускорителя вулканизации -  патент 2453541 (20.06.2012)
полимерная фрикционная композиция -  патент 2442802 (20.02.2012)
вулканизуемая резиновая смесь -  патент 2428440 (10.09.2011)
способ получения фрикционных полимерных материалов -  патент 2419639 (27.05.2011)
резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука -  патент 2408624 (10.01.2011)
Наверх