Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

антифрикционный полимерный композиционный материал

Классы МПК:C08L27/18 гомополимеры или сополимеры тетрафторэтена
C08K3/04 углерод
C08K3/10 соединения металлов
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-01
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в материаловедении для изготовления деталей смазываемых и несмазываемых узлов трения машин и агрегатов. Антифрикционный полимерный композиционный материал включает политетрафторэтилен, дисульфид молибдена, ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г и углеродные нанотрубки. Изобретение позволяет повысить износостойкость композиционного материала, снизить трудоемкость его изготовления, а также повысить надежность и долговечность соответствующих узлов трения машин в 1,9 раза без увеличения потерь мощности. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к антифрикционным полимерным композиционным материалам, предназначенным для изготовления деталей смазываемых и несмазываемых узлов трения машин и агрегатов.

Известны антифрикционные полимерные композиционные материалы на основе политетрафторэтилена, например, антифрикционный композиционный материал (А.С. № 1812190 МПК C08J 5/16). Он содержит политетрафторэтилен (ПТФЭ), порошки дисульфида молибдена, оловянно-свинцовой бронзы и углеродный наполнитель в виде углеродного волокна с длиной волокон 0,05-0,5 мм. Углеродные волокна получают из выдержанного в течение 48 часов в жидком фреоне карбонизированного углеволокнистого материала, высушенного и измельченного в присутствии порошка ПТФЭ до волокон указанной длины.

Известным композиционным материалам присущи недостатки, ограничивающие область их применения и снижающие надежность и долговечность узлов трения машин. Основным недостатком является недостаточная износостойкость известных композиционных материалов. Кроме того, технология подготовки углеродного материала и порошка бронзы достаточно сложна и малопроизводительна (длительная обработка углеродного материала в жидком фреоне и последующая сушка, длительная обработка порошка бронзы в водородной среде для восстановления окисленных частиц бронзы), но необходима для усиления адгезионного взаимодействия компонентов материала с полимерной матрицей.

Известен также полимерный антифрикционный композиционный материал (Патент на изобретение № 2307130 С1), который содержит компоненты в следующем соотношении, масс. %: политетрафторэтилен - 81,5-87,0; дисульфид молибдена - 1,5-2,0; скрытокристаллический графит - 6,0-10,0; углеродное волокно - 4,0-7,0 с длиной волокон 0,05-0,5 мм. Этот материал наиболее близок по своей физической сущности к предлагаемому композиционному материалу, однако этому известному материалу также присущи недостатки, снижающие технический уровень, надежность и долговечность узлов трения и в целом машин, где применяются детали узлов трения, изготовленные с использованием этого материала, поскольку его износостойкость остается недостаточной и не удовлетворяет современным требованиям к надежности и долговечности узлов трения и машин в целом. Кроме того, технология подготовки углеродного волокна и контроля длины волокон достаточно сложна и трудоемка.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и снижение трудоемкости изготовления композиционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в антифрикционном полимерном композиционном материале, включающем политетрафторэтилен, дисульфид молибдена и два углеродных наполнителя, один из которых представляет собой ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, согласно заявленному изобретению вторым углеродным наполнителем служат углеродные нанотрубки, причем компоненты взяты в следующем соотношении масс: политетрафторэтилен 86-95%; дисульфид молибдена 1,0-2,3%; скрытокристаллический графит 1,5-6%; углеродные нанотрубки 1,0-3,8%. Данное техническое решение позволяет исключить длительную и трудоемкую операцию подготовки и измельчения углеродного волокна. Повышение износостойкости композиционного материала достигается благодаря чрезвычайно высокой структурно-энергетической активности нового наноразмерного компонента - углеродных нанотрубок (УНТ), выполняющего роль структурно-активного модификатора полимерной матрицы. Он оказывает существенное влияние на адгезионное взаимодействие компонентов, эффективность структурообразующих процессов и способствует формированию аморфно-кристаллической плотноупакованной структуры полимерного нанокомпозита с повышенными триботехническими свойствами.

Пример. Для изготовления композиционного материала берут политетрафторэтилен - фторопласт-4 марки ПН в количестве 90 мас.% от массы образца, дисульфид молибдена 1,5 мас.%, скрытокристаллический графит - 6 мас.% и углеродные нанотрубки - 2,5 мас.% и смешивают в смесителе с частотой вращения ротора не менее 7000 мин-1 в течение 2,0-2,5 мин. Композиционную смесь равномерно засыпают в пресс-форму и прессуют при давлении 90-100 МПа. Отпрессованную заготовку спекают в печи при температуре 360±5°С с выдержкой при названной температуре из расчета 8-9 мин на 1 мм толщины стенки заготовки. Нагрев заготовок до температуры спекания производят со скоростью 1,5-2,0 град/мин, охлаждение от температуры спекания до 327°С - со скоростью 0,3-0,4 град/мин и от 327°С до 20-25°С охлаждают вместе с печью.

Оценку степени повышения триботехнических свойств предлагаемого композиционного материала и определение оптимального содержания компонентов производили путем изготовления образцов предлагаемого материала по технологии, описанной в примере, и последующего испытания. В таблице 1 приведены составы четырех композиций и показатели триботехнических свойств (скорость изнашивания, коэффициент трения) материалов.

Таблица 1
Состав композиционных материалов Свойства материалов
КомпозицияСодержание, масс.% Скорость изнашивания, г/ч·10 -4Коэффициент трения
ПТФЭСКГ MoS2УНТ
190,0 61,5 2,510,20,09
294,2 1,51,2 3,111,40,08
391,7 4,51,9 1,98,20,07
491 32,33,7 13,40,08

Приведенные в таблице результаты показывают, что заявленный полимерный композиционный материал имеет среднее значение скорости изнашивания 10,8·10-4 г/ч и коэффициент трения 0,08. В то же время прототип имеет средние показатели триботехнических свойств - 20,2·10-4 г/ч и 0,078 (см. Патент на изобретение № 2307130). Таким образом, заявленный антифрикционный полимерный композиционный материал имеет меньшую в 1,9 раза среднюю скорость изнашивания при почти одинаковом с прототипом коэффициенте трения.

Следовательно, применение заявленного материала, обладающего более высокой износостойкостью, обеспечит повышение надежности и долговечности соответствующих узлов трения машин в 1,9 раза без увеличения потерь мощности на трение при прочих равных условиях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Антифрикционный полимерный композиционный материал, состоящий из политетрафторэтилена, дисульфида молибдена и двух углеродных наполнителей, один из которых представляет собой ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г, отличающийся тем, что второй углеродный наполнитель представляет собой углеродные нанотрубки, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, масс.%:

политетрафторэтилен 86-95%
дисульфид молибдена 1,0-2,3%
скрытокристаллический графит1,5-6,0%
углеродные нанотрубки1,0-3,8%


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2525492

patent-2525492.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C08L27/18 гомополимеры или сополимеры тетрафторэтена

Патенты РФ в классе C08L27/18:
композиция на основе сополимера фторолефина и перфторалкилвиниловых эфиров, содержащего нитрильные группы -  патент 2515784 (20.05.2014)
композиция на основе бромсодержащего сополимера фторолефинов -  патент 2499011 (20.11.2013)
смешанные композиции фторполимеров -  патент 2497849 (10.11.2013)
способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена -  патент 2495886 (20.10.2013)
полимерная композиция триботехнического назначения -  патент 2484107 (10.06.2013)
эластомерная композиция на основе сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых эфиров -  патент 2480496 (27.04.2013)
состав для изготовления регулирующего устройства автомобиля -  патент 2476466 (27.02.2013)
эластомерная композиция на основе сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых эфиров -  патент 2471827 (10.01.2013)
эластомерная композиция на основе сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвиниловых эфиров -  патент 2470964 (27.12.2012)
способ получения композиционного материала на основе политетрафторэтилена и диоксида кремния -  патент 2469056 (10.12.2012)

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)
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)
композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида -  патент 2522106 (10.07.2014)

Класс C08K3/10 соединения металлов

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Наверх