Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2458076

(19)

RU

(11)

2458076

(13)

C2

(51) МПК C08J5/16 (2006.01)

C08L77/02 (2006.01)

C08K3/04 (2006.01)

C08K3/22 (2006.01)

B81B1/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010102086/05, 25.01.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

25.01.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 25.01.2010

(43) Дата публикации заявки: 27.07.2011

(45) Опубликовано: 10.08.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 1553544 A1 (ШАХТИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ), 30.03.1990. КОЛЕСНИКОВ В.И. и др. Модификация оксидных пленок на поверхности железа и его сплавов, в том числе наночастицами, с целью улучшения эксплуатационных свойств материала. Химия и новые материалы, т.5, 2009, с.34-42. RU 2329415 С2 (МИБА ГЛЯЙТЛАГЕР ГМБХ), 20.07.2008. JP 2008150706 A (AKITA TAKAHIRO; MIURA KENSUKE ET AL), 03.07.2008.

Адрес для переписки:

344011, г.Ростов-на-Дону, ул. Лермонтовская, 11, кв.20, А.Г. Пономаренко

(72) Автор(ы):

Пономаренко Анатолий Григорьевич (RU),

Бойко Михаил Викторович (RU),

Павлова Людмила Матвеевна (RU),

Булгаревич Сергей Борисович (RU),

Ширяева Татьяна Александровна (RU),

Калмыкова Анна Геннадьевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Лад" (RU)

(54) АНТИФРИКЦИОННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к антифрикционным полимерным композициям на основе полиамидов. Композиция содержит мас.%: графит - 3-15, медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида - 0,5-3, нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец (при соотношении медь:марганец 1:3-2:1) - 0,03-0,5, полиамид - остальное. Изобретение позволяет получить композиции с коэффициентом трения 0,1-0,14, интенсивностью изнашивания 6,2-8,7 мг/км при нагрузке 5 МПа и скорости скольжения 0,8 м/с. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.

Изобретение относится к антифрикционным полимерным композициям на основе полиамидов и может быть использовано в качестве материала для подшипников скольжения, применяемых в машиностроении, автомобилестроении и конвейерах различных отраслей промышленности.

Известна антифрикционная композиция на основе полиамида, содержащая графит, салицилальимин меди и пластичную смазку (патент РФ 2046811, C08L 77/06, С08К 13/02 // (С08К 13/02, 3:04, 3:30, 5:01, 5:16, 6:26), 1995 г.). Композиция относится к самосмазывающимся материалам, но обладает недостаточно высокими антифрикционными свойствами.

Известна также антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая полиамид, графит, закись меди, абиетиновую кислоту, вазелиновое масло, пластичную смазку и медные волокна (патент РФ 99111028, C08J 5/16, C08L 77/00, С10М 107/44, 2001 г.). Композиция обладает высокими механическими характеристиками, но недостаточно высокой износостойкостью.

Наиболее близким техническим решением является антифрикционная полимерная композиция на основе полиамида, содержащая графит и медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида (Авторское свидетельство СССР 1553544, C08J 5/16, C08L 77/02, С08К 13/02 (С08К 13/02, 3:04, 5:40), 1990 г.), которая обладает стабильностью коэффициента трения.

Однако известные композиции на основе полиамидов обладают недостаточно высокими триботехническими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и антифрикционных свойств антифрикционной полимерной композиции.

Технический результат достигается тем, что антифрикционная полимерная композиция, включающая полиамид, графит, медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец (в соотношениях медь:марганец от 1:3 до 2:1) при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Графит

3-15

Медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида

0,5-3

Нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец

0,03-0,5

Полиамид

остальное.

Компонентами композиции являются вещества технической степени чистоты. В качестве полиамида могут применяться различные полиамиды, например П-66 (МРТУ 6-06-379-74) или П-68 (ГОСТ 10589-73).

В качестве добавок используют графит С-1 (ГОСТ 17022-81) и медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида (меркупраль, ТУ 6-09-07-491-75).

Модифицирующая добавка - нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец синтезированы по известной методике, описанной в литературе [1], основанной на стандартных методах получения нанопорошков [2, 3].

Пример 1

Получение нанодисперсных смешанных оксидов медь-марганец

Нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец получены следующим образом. Раствор 14,04 г CuSO 4 ·5H 2 O (ГОСТ 4165-78) в 150 мл дистиллированной воды смешивали с 150 мл водного раствора, содержащего 17,43 г KI (ГОСТ 4232-74). К полученному осадку CuI 2 прибавляли раствор 5,53 г КМnO 4 (ГОСТ 20490-75) в 70 мл воды. Все реактивы марки ч.д.а. Полученный гель промывали дистиллированной водой и сушили при температуре 80°С. Полученный продукт представляет собой порошок черного цвета смешанных оксидов медь-марганец с размерами частиц от 50 до 250 нм, определенными с помощью атомно-силового микроскопа NanoEducator. Выход 5,86 г (78%). Соотношение медь:марганец равно 2:1.

Синтез описан в литературе [1].

Содержание меди и марганца определяли аналитическими методами по известным методикам, описанным в литературе [4].

Изготовление антифрикционной композиции

В быстроходном смесителе смешивают 30 г графита С-1, 10 г меркупраля и 1 г нанодисперсных смешанных оксидов медь-марганец до получения равномерного распределения ингредиентов. Полученную смесь перемешивают с 959 г крошки полиамида П-66 и засыпают в шнековую литьевую машину. Методом литья под давлением 100-200 МПа при температуре 275-280°С получают образцы композиции в форме требуемого изделия.

Примеры 2-11 осуществляют, как описано в примере 1.

Испытания проводят на машине торцевого трения типа АЕ-5 при скорости скольжения 0,8 м, нагрузке 5 МПа и времени испытаний 3 часа. Материал контртела - сталь-45. Определяют коэффициент трения (f тр. ) и интенсивность изнашивания (I g ). Составы заявляемой композиции (примеры 1-10) и композиции прототипа, а также результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица

Состав и свойства антифрикционной полимерной композиции

пп

Марка полиамида

Состав, %

Соотношение Cu:Mn

f тр.

I g , мг/км

полиамид

графит С-1

меркупраль

оксиды Cu-Mn

1

П-66

95,90

3,0

1,0

0,10

2:1

0,12

8,2

2

П-68

93,20

5,0

1,5

0,30

1:3

0,10

5,8

3

П-68

84,00

15,0

0,5

0.50

2:1

0,12

8,7

4

П-66

86,97

10,0

3,0

0,03

1:1

0,14

6,2

5

П-66

88,99

10,0

1,0

0,01

1:1

0,16

12,5

6

П-66

88,2

10,0

1,0

0,80

1:1

0,15

11,6

7

П-68

89,8

10,0

0,1

0.10

1:1

0,16

12,8

8

П-68

83,9

10,0

6,0

0,10

1:1

0,15

12,0

9

П-66

97,7

1,0

1,0

0,30

1:1

0,15

12,3

10

П-66

73,7

25,0

1,0

0,30

1:1

0,15

11,7

11

П-66

88,50

10,0

1,5

-

-

0,16

12,7

Для сравнения в таблице в примере 11 приведены результаты испытаний антифрикционной полимерной композиции, соответствующие составу прототипа (Авторское свидетельство СССР 1553544, C08J 5/16, C08L 77/02, С08К 13/02 (С08К 13/02, 3:04, 5:40), 1990 г.).

Как видно из данных таблицы, значения коэффициента трения уменьшаются на 12-38%, а интенсивности износа - в 1,5-2 раза (примеры 1-4) по сравнению с прототипом (пример 11).

Таким образом, заявляемая антифрикционная полимерная композиция обладает высокими триботехническими характеристиками (коэффициент трения 0,10-0,14 и интенсивность износа 6,2-8,7 мг/км при нагрузке 5 МПа и скорости скольжения 0,8 м/с).

Литература

1. Колесников В.И., Коган В.А., Булгаревич С.Б., Бойко М.В., Савенкова М.А., Акимова Е.Е. Модификация оксидных пленок на поверхности железа и его сплавов, в том числе наночастицами, с целью улучшения эксплуатационных свойств материала // Вестник Южного научного центра РАН. Т.5. 2. 2009. С.34-42.

2. Сергеев Г.Б. Нанохимия. Учебное пособие. 3-е изд - М.: Книжный дом Университет (КДУ), 2009. - 336 с.

3. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. - М.: Физматлит, 2009. - 416 с.

4. Основы аналитической химии. Практическое руководство: Учебное пособие для вузов / В.И.Фадеева, Т.Н.Шеховцова, В.М.Иванов и др.; Под. ред. Ю.А.Золотова - М.: Высшая школа, 2001. - 463 с. (Определение меди комплексонометрическим методом с.244-245. Определение больших количеств марганца в виде перманганата с.427-428.).

Формула изобретения

1. Антифрикционная полимерная композиция, включающая полиамид, графит, медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве модифицирующей добавки она содержит нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

графит

3-15

медный комплекс тетраэтилтиурамдисульфида

0,5-3

нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец

0,03-0,5

полиамид

остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что нанодисперсные смешанные оксиды медь-марганец содержат медь и марганец в соотношениях 1:3-2:1.