Способ получения антифрикционного полиэфирного материала

08 67/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОЛИЭФИРНОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Якимцов Владимир Петрович Капустина Инна Борисовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения антифрикционного полиэфирного материала, включающий смешение полиэтилентерефталата и мелкодисперсного графита с частицами размером 5-15 мкм и последующее прессование полученной массы, отличающийся тем, что смешивают 3040 мас.полиэтилентерефталата и 60-70 мас.графита при 265-270 в инертной атмосфере, после охлаждения полученную массу измельчают до частиц размером не более 100-150 мкм и прессуют при 250-265 и 40-50 МПа.(56)1947 1, 1997.763404, 1980.1004425, 1983. РЖ Химия, 1988,13. - . 19-20, 13 Т 117 П.2452329 1, 1976. Изобретение относится к способам получения антифрикционных материалов на основе термопластичных полиэфиров и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и других областях для изготовления подшипников скольжения,торцовых уплотнений и других элементов, применяемых в узлах трения машин и механизмов, работающих со смазкой и без нее. Известен способ получения литьевых изделий из термопластичной полиэфирной композиции на основе полибутилентерефталата и 0,002-0,04 мас. ч. сернокислого бария 1. Известный способ позволяет повысить предел текучести при растяжении и снизить значения коробления изделий, однако антифрикционные свойства таких изделий не высоки. Известен способ получения самосмазывающегося антифрикционного материала путем термического прессования при 240-260 С композиции, содержащей полиэтилен низкого давления, поликапроамид и антифрикционную добавку - полиэтилентерефталат и парафин 2. 5343 1 Материал, полученный известным способом, имеет повышенную износостойкость и небольшие потери на трение. Недостатком известного способа является то, что применяемые полимеры имеют большой интервал температур плавления (60-250 ), что приводит к неравномерности и неоднородности получаемой пресс-массы, и, как результат, изделия не обладают достаточной прочностью. Известен антифрикционный материал, содержащий 50-70 фторопласта, 5-20 термостойкого органического волокна (полиамидное, полиэфирное) и 10-20 графита или 520 силиката 3. Материал получают формованием (экструдирование, литье под давлением) при 270-320 С в течение 2-3 мин с последующей выдержкой 8 ч при 380 С. Изделия, полученные таким способом, обладают хорошими антифрикционными свойствами, однако они имеют невысокую механическую прочность из-за высокого содержания политетрафторэтилена, отличающегося хладотекучестью и низкой твердостью. Известен также способ получения антифрикционного материала на основе полибутилентерефталата и 10,2-17,3 политетрафторэтилена 4. Для снижения вязкости расплава и кристалличности полибутилентерефталата в него предварительно вводят полиэтилентерефталат, затем подвергают экструзии и гранулированию. Материал, полученный известным способом, обладает недостаточной износостойкостью и высоким коэффициентом трения (0,22-0,72). Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения антифрикционного полиэфирного материала, включающий смешение(в мас. ) 63-78,5 полиэтилентерефталата, 20-40 графита, 1-5 полиэтилена и 0,5-2,0 пентапласта, экструдирование и гранулирование при температуре расплава с последующим формованием изделия при температуре 250-265 С и давлении 100-120 МПа 5. Операция экструдирования и гранулирования в известном способе требует сложного и дорогостоящего оборудования, а также высокого давления при формовании изделия. Кроме того, материал, полученный известным способом, при повышенной механической прочности имеет большую усадку и высокий износ при работе изделий без смазки, вследствие чего в зоне фрикционного контакта повышается температура и наблюдается значительный износ изделия. Задача изобретения - снижение усадки, повышение износостойкости изделия при сухом трении и упрощение технологии изготовления. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения антифрикционного полиэфирного материала, включающем смешение полиэтилентерефталата и мелкодисперсного графита с частицами размером 5-15 мкм и последующее прессование полученной массы смешивают 30-40 мас.полиэтилентерефталата и 60-70 мас.графита при температуре 265-270 в инертной атмосфере, а после охлаждения полученную массу измельчают до частиц размером не более 100-150 мкм и прессуют при температуре 250265 С и давлении 40-50 МПа. Смешение полиэтилентерефталата (ПЭТФ) с мелкодисперсным порошком (5-15 мкм) графита в предлагаемом оптимальном соотношении при температуре 265-270 С в инертной атмосфере не только способствует лучшему физическому контакту между частицами графита и ПЭТФ, равномерному распределению их в расплаве ПЭТФ, но и приводит к образованию однородной, прочной и монолитной массе. Вследствие чего при дальнейшем измельчении массы обеспечивается стабилизация прочностных свойств материала, снижение его усадки и коэффициента трения, а с учетом высокой теплостойкости ПЭТФ и теплопроводности графита, проявляемых в этих условиях, значительно повышается износостойкость изделия при сухом трении. При содержании графита в смеси менее 60 снижаются трибологические свойства материала, а при введении графита более 70 уменьшается его прочность. 5343 1 Для осуществления предлагаемого способа получения антифрикционного материала применяют гранулированный ПЭТФ (ТУ РБ 0330552.001-95) и мелкодисперсный графит с частицами размером 5-15 мкм, который получают при размоле кусков графита плотностью 1550 кг/м 3 и последующем фракционировании с помощью набора сит. Технология изготовления антифрикционного полиэфирного материала заключается в следующем. ПЭТФ смешивают с порошком графита с размерами частиц 5-15 мкм в смесителе с механической мешалкой при температуре 265-270 в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры полученную массу измельчают путем размола до частиц размером не более 100-150 мкм. Полученный таким образом пресс-порошок помещают с пресс-форму, нагревают до температуры 250-265 С и прессуют при давлении 40-50 МПа. После охлаждения из пресс-формы извлекают образцы в виде заготовок или готового изделия. Испытания антифрикционных свойств образцов проводят на модернизированной машине трения с вертикальной осью вращения и затопленной парой трения типа кольцо по кольцу. Измерения проводят по контртелу из стали-45 при сухом трении и в смазывающей среде (вода, масло) при нагрузке 1,2 МПа. Износ материалов определяют по изменению массы образца. Определение прочности на сжатие проводят на разрывной машине Р-0,5 по стандартной методике. Пример. Отмеренные количества ПЭТФ и графита смешивают в смесителе с механической мешалкой при температуре 265-270 в инертной атмосфере. Полученную массу охлаждают до комнатной температуры и измельчают путем размола до порошка с частицами размером не более 100-150 мкм. Таким образом получают четыре состава пресс-масс при соотношении компонентов 2080, 3070, 4060, 5050 ПЭТФ-графит соответственно. Затем пресс-массы прессуют при температуре 250-265 С и давлении 40-50 МПа. После охлаждения из пресс-формы извлекают образцы в виде заготовок или готового изделия. Состав и свойства антифрикционного материала, полученного предлагаемым и известным способами, приведены в таблице. сухое смазка сухое смазка трение (вода) трение (вода) Как видно из таблицы, изделия, полученные по предлагаемому способу, при стабилизации механической прочности имеют высокие трибологические свойства как со смазкой,так и при сухом трении, причем при работе без смазки коэффициент трения в 1,5-1,8 раза,3 5343 1 а износ в 4-5 раз ниже, чем у прототипа. Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить усадку материала в2,5-3,5 раза, что существенно облегчает изготовление деталей из такого материала и работу их в качестве подшипников скольжения при различных температурах. Применение предлагаемого способа получения антифрикционного материала позволяет упростить технологию его изготовления и снизить давление прессования в 3-4 раза, а комплексное улучшение свойств предлагаемого материала даст возможность вдвое увеличить ресурс работы узлов трения и повысить их надежность. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.