Полимерная композиция для получения упрочненных покрытий триботехнического назначения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УПРОЧНЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Валенков Андрей Михайлович Копаев Игорь Леонидович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Полимерная композиция для получения упрочненных покрытий триботехнического назначения, содержащая алифатический полиамид и наполнитель, отличающаяся тем,что в качестве наполнителя содержит углеродный наноматериал, полученный в плазме высоковольтного разряда атмосферного давления, при следующем соотношении компонентов, мас.алифатический полиамид 99,0-99,9 углеродный наноматериал остальное. Изобретение относится к области композиционного материаловедения и может быть использовано в машиностроении и авиастроении при получении покрытий триботехнического назначения для проведения ремонтно-восстановительных работ поверхности деталей механизмов узлов трения. Известны составы полимерных композиций на основе алифатических полиамидов. Так, например, согласно изобретению 1 композиция, предназначенная для получения полимерных покрытий триботехнического назначения, содержит в качестве наполнителя 0,1-5,0 мас.наноразмерных частиц политетрафторэтилена и 0,1-5,0 мас.фторсодержащего олигомера, а в качестве термопластичного связующего - алифатический полиамид(ПА 6, ПА 66, ПА 11), взятый в количестве 95,0-99,9 мас. . Композиция обладает высокими прочностными свойствами, однако имеет сложный состав. 17745 1 2013.12.30 Известна полимерная композиция, содержащая, мас.многослойные углеродные нанотрубки 3,0-10,0 ароматический полиамид (фенилон С-2) 90,0-97,0 2. Композиция обладает высоким сопротивлением к динамическому разрушению, однако имеет невысокие триботехнические свойства. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленной является полимерная композиция, содержащая, мас.алифатический полиамид (ПА 6) 96,0 минеральный наполнитель (шунгит) 2,0 фторсодержащий компонент 2,0 3. Недостатком известной композиции являются невысокие механические и триботехнические свойства. Задачей изобретения является повышение деформационно-прочностных и триботехнических свойств полимерной композиции. Поставленная задача решается за счет того, что полимерная композиция для получения упрочненных покрытий триботехнического назначения, содержащая алифатический полиамид и наполнитель, согласно изобретению, содержит в качестве наполнителя углеродный наноматериал, полученный в плазме высоковольтного разряда атмосферного давления при следующем содержании компонентов, мас.алифатический полиамид 99,0-99,9 углеродный наноматериал остальное. Сущность изобретения заключается в следующем. В качестве связующего при получении композиций использовали порошкообразный полиамид 6 с размером частиц не более 250 мкм, полученный криогенным измельчением гранулированного промышленного продукта ОСТ 6-06-09-83. В качестве наполнителя в предлагаемом изобретении использовали углеродный наноматериал, полученный в плазме высоковольтного разряда атмосферного давления (ГНУ Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси). На фигуре - электронно-микроскопическое изображение наполнителя. Используемый углеродный наноматериал представляет собой мелкодисперсный порошок черного цвета со следующими общефизическими свойствами насыпная плотность 0,2 г/см 3, средний диаметр трубок и волокон 90 нм, средняя длина трубок и волокон 12 мкм. Введение в состав композита углеродного наноматериала обеспечивает экранирование поверхности материала посредством формирования трехмерной решетки в объеме полимерной матрицы, что, в свою очередь, создает стерические препятствия к деформированию и разрушению композита под действием контактных нагрузок. Также повышение деформационно-прочностных свойств композиционного материала обеспечивается способностью наноразмерных частиц влиять на структурно-морфологические свойства надмолекулярных образований и кристалличность полимерной матрицы. Композиции готовили путем смешения навесок исходных компонентов в шаровой мельнице -2 с применением керамических и стальных шаров диаметром 20-50 мм. Покрытия получали путем погружения в псевдоожиженный слой порошковой смесевой композиции предварительно нагретых до температуры 270 С металлических подложек,изготовленных из стали марки сталь 45. Спекание полученного покрытия осуществляли в электропечи СНОЛ при температуре 240 С в течение 5 мин. Составы полимерных композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. Таблица 1 Составы полимерных композиций, мас.Компонент Полиамид 6 Углеродный наноматериал 17745 1 2013.12.30 Сравнительные свойства полимерных композиций согласно изобретению и известной приведены в табл. 2. Таблица 2 Сравнительные свойства полимерных композиций Показатель Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Коэффициент трения Механические свойства композитов исследовали на автоматизированном стенде 5567 по стандартной методике (ГОСТ 11262-80) при скорости перемещения подвижных захватов 50 мм/мин. Триботехнические свойства покрытий исследовали на возвратно-поступательном микротрибометре -27 без смазки при нагрузке 750 мН. В качестве контртела использовали шарик из стали ШХ 15. Как следует из табл. 2, предлагаемая полимерная композиция обладает более высокой прочностью (на 9-23 ) и более низким коэффициентом трения (на 27-47 ) по сравнению с известной. Кроме того, для достижения вышеприведенных показателей заявленной композиции требуется в 2-20 раз меньше наполнителя, а также отсутствует необходимость использования компонентов твердой смазки в виде фторсодержащих высокомолекулярных соединений. Контрольные примеры 1 и 5 показывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы приводит к ухудшению показателей композиции. Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата. Полимерная композиция по изобретению используется на ОАО 558 авиационный ремонтный завод при проведении ремонтно-восстановительных работ поверхности корпусов ползунов, что подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию промышленная применимость. Источники информации 1. Патент РФ 2401849, МПК 08 77/00,82 1/00, 2010. 2. Патент РФ 2383569, МПК 08 77/00,08 77/10,08 7/24,08 7/06,32 1/00,2008. 3. Патент РФ 2401855, МПК 09 177/02,82 1/00, 2010 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3