способ получения антифрикционных материалов для бинарных поверхностей

Формула изобретения

Способ получения антифрикционных материалов для бинарных поверхностей, заключающийся в том, что в производственных условиях приготовляют и упаковывают стабильный при длительном хранении и транспортировке комплект из двух компонентов: первого - смоляной части, состоящей из эпоксидной смолы (А), активного эпоксидного разбавителя (Б), нетоксичной алифатической или ароматической оксикислоты (В) в соотношении А:Б:В от 96:3,8:0,1 до 50:40:10, в которую вводят смесь антифрикционных порошкового (Г) и волокнистого (Д) наполнителей в соотношении Г:Д от 98:2 до 60:40 в количестве (А+Б+В):(Г+Д) от 80:20 до 20:80, и второго - отверждающей части, состоящей из нетоксичного аддукта, полученного взаимодействием алифатического или ароматического ди- или полиамина с эпоксидной диановой смолой с молекулярной массой от 400 до 2500 при 8-20 кратном мольном избытке амина и нетоксичного и нелетучего ди- или многоатомного спирта при соотношении аддукт:спирт от 98:2 до 60:40 со смесью тех же наполнителей Г и Д в соотношении (аддукт+спирт):(Г+Д) от 80:20 до 20:80, при этом оба компонента - смоляную часть и отверждающую за счет регулирования соотношения входящих ингредиентов - изготавливают равными по объему и весу с точностью до 5%, которые смешивают непосредственно перед применением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения антифрикционных эпоксидных материалов, применяемых для изготовления вставок в узлах трения с бинарной поверхностью - в подшипниковых втулках, подпятниках надрессорных балок тележек железнодорожных вагонов и может быть также использовано для устранения дефектов металлических поверхностей (раковин, неровностей) и др. целей.

Ближайшим прототипом заявленного решения являются антифрикционные эпоксидные прессматериалы, позволяющие получать вставки, обеспечивающие в процессе трения перенос в зону контакта металлов, образуя антифрикционные слои, снижающие трение и износ, являясь высокопрочными смазывающими элементами (см. Патент RU 2.330.051 С1 ( № 21)

Несмотря на неоспоримые достоинства прототипа, ограничивающим фактором его использования является необходимость применения прессов или реактопластавтоматов, а также прессформ, окупаемость которых обеспечивается только при массовом изготовлении изделий - не менее 30000 штук.

Для осуществления ремонтных работ в условиях железнодорожных депо, в полевых условиях и мастерских необходимы антифрикционные материалы с предельной простотой применения.

Целью заявляемого способа является получение высокопрочных антифрикционных эпоксидных материалов холодного отверждения перерабатываемых при контактном давлении, включая ручное перемешивание и формовку.

Поставленная цель достигается тем, что в производственных условиях приготовляют и упаковывают стабильный при длительном хранении и транспортировке комплект из двух компонентов - первого - смоляной части состоящей из эпоксидной смолы (А), активного эпоксидного разбавителя (Б), нетоксичной алифатической или ароматической оксикислоты(В) в соотношении А:Б:В от 96:3,8:0,1 до 50:40:10, в которую вводят смесь антифрикционных порошкового(Г) и волокнистого (Д) наполнителей в соотношении Г:Д от 98:2 до 60:40 в количестве (А+Б+В): (Г+Д) от 80:20 до 20:80, и второго - отверждающей части, состоящей из нетоксичного аддукта, полученного взаимодействием алифатического или ароматического ди- или полиамина с эпоксидной диановой смолой с молекулярной массой от 400 до 2500 при 8-20 кратном мольном избытке амина, и нетоксичного и нелетучего ди- или многоатомного спирта при соотношении аддукт:спирт от 98:2 до 60:40 со смесью тех же наполнителей Г и Д в соотношении (аддукт+спирт): (Г+Д) от 80:20 до 20:80, при этом оба компонента - смоляную часть и отверждающую за счет регулирования соотношения входящих ингредиентов изготавливают равными по объему и весу с точностью до 5%, которые смешивают непосредственно перед применением.

Пример 1

Получение смоляной части

В реактор снабженный обогревом и быстроходной мешалкой загружают 73 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 (А), 22 мас.ч активного разбавителя - диглицидиногово эфира триэтиленгликоля марки ТЭГ-1 (Б) и 5 мас.ч безвредной молочной кислоты (В). Смесь перемешивают при температуре 70°С в течение 10 минут при скорости мешалки 500 оборотов в минуту. Полученную смесь охлаждают до температуры производственного помещения (+20°С) и загружают в лопастной Z-образный смеситель. Затем в этот же смеситель добавляют порошок графита (Г) и рубленое высокомодульное полиамидное волокно марки СВС (Д) в соотношении Г:Д=80:20 и соотношением (А+Б+В):(Г+Д)=50:50. После перемешивания в течение 30 минут при 20°С полученную пастообразную смоляную часть расфасовывают и упаковывают в виде плоских прямоугольных образцов весом по 250 гр и затем комплектуют с отверждающей частью.

Получение отверждающей части

В другой реактор загружают нагретый до 70°С расплав метафенилендиамина в количестве 90 мас.ч, а затем к нему добавляют постепенно в течение 10 минут, 100 мас.ч. расплава эпоксидной диановой смолы марки ЭД-8 с молекулярной массой 1100, т.е при 14 кратном мольном избытке метафенилендиамина по отношению к смоле. После перемешивания в течение 20 минут при 70°С образуется аддукт. К аддукту в количестве 190 мас.ч добавляют 38 мас.ч нетоксичного 3-х атомного спирта -глицерина (соотношение аддукттлицерин=80:20). Полученную смесь охлаждают до +20°С и направляют в Z-образный лопастной смеситель для перемешивания с теми же наполнителями (Г+Д), что вводят в смоляную часть при соотношении (аддукт+глицерин): (Г+Д)=50:50.

После перемешивания при +20°С в течение 30 минут полученную отверждающую часть расфасовывают по 250 гр и упаковывают в виде плоских прямоугольных образцов в полиэтиленовую пленку с последующей комплектацией со смоляной частью.

Применение.

Комплекты, состоящие из 2 равных по весу и объему частей - смоляной и отверждающей имеют допустимый срок хранения не менее 6 месяцев и их поставляют потребителю на любые расстояния.

Перед использованием комплекта с обоих компонентов снимают упаковочную пленку, а затем обо компонента перемешивают путем совместного разминания вручную или на пластификационном оборудовании, вальцах или шнековых машинах в течение 5 минут.

Перемешанная масса сохраняет жизнеспособность в течение 60 минут.

Полученной пастообразной массой заполняют заранее подготовленные углубления на металлических поверхностях шприцом или вручную. За счет экзотерической реакции в начале отверждения масса разогревается и приобретает хорошую растекаемость. Отверждение при 20°С происходит без выделения летучих и с незначительной усадкой - не более 0,05% в течение 3 часов. Прогрев горячим воздухом до 80°С сокращает время отверждения до 3 минут.

Примеры 2-7 осуществляют аналогично по примеру 1 с изменением параметров и применяемых соединений в соответствии с таблицей 1.

Свойства антифрикционных материалов полученных по заявленному способу приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства антифрикционных материалов для бинарных поверхностей
		Величина показателя по примерам и для прототипа
Наименование показателя
	1	2	3	4	5	6	7	Прототип
	Стабильность при хранении в складских условиях
1	не менее 6 месяцев	-
	Минимальная допустимая температура отверждения, °С
2	-10	+5	0	+10	+5	+5	+10	не отверждается
	Время отверждения при минимальной температуре, час
3	24	6	10	2	2	2	1	не отверждается
	Время отверждения при 20°С и толщине 2 мм, мин
4	0,5	1	0,5	1	1	1	1	не отверждается
	Удельное давление при формовке, МПа
5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,002	0,21	200
	Предел прочности при растяжении, МПа
6	430	460	490	420	400	400	410	16-30
	Деформационная теплостойкость по ВИКа, °С
7	230	250	240	230	250	240	220	110
	Адгезия к стали. Предел прочности при сдвиге, МПа
8	28	25	30	27	30	28	30	0
	Коэффициент трения (v=15 м/с Р=4 МПа)
9	0,11	0,12	0,13	0,11	0,12	0,11	0,12	0,08-1