СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF PRODUCING FRICTION POLYMER MATERIALS

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов с повышенной термостойкостью и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок, подвергаемых повышенным интенсивным нагрузкам, в железнодорожном и автомобильном транспорте, подъемных кранах, муфтах сцепления, а также в качестве демпфирующих и вибропоглощающих материалов, эксплуатируемых при повышенных температурах, и других целей.
В аналоге (см. патент RU 2175335 С2 от 27.04.1999 г.) описан способ получения фрикционного полимерного материала, предусматривающий введение в процессе пластификации каучука эпоксидного компонента - твердого сплава эпоксидной диановой смолы с 4,4' диоксидифенилсульфоном и фенолформальдегидной смолой.
Недостатком получаемого при этом материала является его сравнительно невысокая исходная прочность и значительное снижение прочностных показателей, начиная с температуры +60°С, возникающей в процессе фрикционных нагрузок.
Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является способ получения фрикционных полимерных материалов, включающий операцию пропитки волокнистого наполнителя эпоксидной водорастворимой смолой промышленной марки Этал АК-732, представляющей собой тройной продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными (ТУ 2241-824-18826195-06), содержащей отвердитель-жидкий карбонил переходного металла в триэтаноламине (см. патент RU 2430936 С2 от 31.08.2009 г.).
Недостатком описанного в прототипе материала является сравнительно низкие прочностные показатели при повышенных температурах эксплуатации.
Введение же термостойких эпоксидных смол в состав каучуков не позволяет достигнуть необходимой прочности, т.к. эпоксидные смолы химически не взаимодействуют с бутадиеновыми и бутадиеннитрильными каучуками.
Авторами найден способ, позволяющий обеспечить химическое взаимодействие термостойкой эпоксидной смолы с каучуками, используя блокированные изоцианаты, изоцианатные группы которых при разблокировке взаимодействуют с двойными связями каучуков, а блокираторы отверждают эпоксидные смолы. (Блокированные изоцианаты описаны на стр. 36 в книге: Лапицкий В.А., Крицук А.А. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Киев: Наукова думка, 1986. - 92 с.)
Целью заявляемого способа является существенное повышение прочностных показателей и износостойкости фрикционных полимерных материалов при повышенных температурах с одновременным исключением образования волокнистой пыли и улучшением условий труда в процессе смешения компонентов, а также нейтрализации образующейся в процессе эксплуатации серы.
Поставленная цель достигается тем, что способ получения фрикционных полимерных материалов осуществляется путем совместной обработки на пластификационном оборудовании бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков с твердой эпоксициануратной смолой, получаемой эпоксидированием циануровой кислоты эпихлоргидрином, и блокированными изоцианатами (4,4' дифенилметандиизоцианат, блокированный метилпиразолом), с последующим введением вулканизирующих добавок-серы, тиурама, 2-меркаптобензтиазола, затем порошкового наполнителя, волокнистого наполнителя, пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями или их производными, при соотношении волокно:-смола от 95:5 до 60:40, при этом материал содержит мас.ч.:
каучук
100
эпоксициануратная смола
5÷40
4,4' дифенилметандиизоцианат,
блокированный метилпиразолом
5÷30
сера
1÷15
тиурам
0,04÷2,0
2-меркаптобепзтиазол
0,3÷4,0
порошковый наполнитель
10÷100
пропитанный волокнистый наполнитель
10÷150.
Пример 1
Пропитка волокна
В лопастной смеситель загружают 200 мас.ч. растворенной в воде эпоксидной смолы, представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смол с гликолями и их производными, марки Этал АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06), серийно выпускаемой ЗАО «ЭНПЦ Эпитал» (г. Москва) с содержанием сухого остатка 30%. Далее в смеситель загружают 200 мас.ч. рубленого стекловолокна (ТУ 5952-061-05763895-2003) и перемешивают в течение 10 минут. Смесь выгружают на противень и сушат до остаточного содержания воды не более 0,5%.
Получение фрикционного материала
В резиносмеситель типа РСВД 140-20 загружают 100 мас.ч. бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924), 22 мас.ч. твердой эпоксициануратной смолы марки ЭЦ-К (ТУ 6-05-1190-76) и 18 мас.ч. 4,4' дифенилметаидиизоцианата, блокированного метилпиразолом (опытный продукт). Смесь перемешивают при +60°С в течение 20 минут, после чего добавляют 8 мас.ч. серы технической молотой природной сорта 9995, 1 мас.ч. тиурама (ГОСТ 740-76), 2 мас.ч. 2-меркаптобензтиазола (ГОСТ 739-74), 45 мас.ч. порошкового наполнителя, состоящего из смеси глинозема (ГОСТ 30558-98), графита кристаллического (ГОСТ 5279-74), крошки диатомитовой обожженной (ТУ 5761-003-25310144-99), концентрата баритового (ГОСТ 4682-84) в равном соотношении. Далее в резиносмеситель загружают 60 мас.ч. стекловолокна, пропитанного смолой в соотношении стекловолокно: смола 75:25 и осуществляют перемешивание при 90°С в течение 20 минут. Полученный материал перерабатывается в изделия методом компрессионного горячего прессования при температуре 165°С±5°С и выдержке в прессформе 20 минут +/- 2 мин/мм толщины изделия.
Примеры 2÷6 осуществляют аналогично примеру 1, но с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.
Свойства получаемого фрикционного полимерного материала приведены в таблице 2.
Заявляемый способ позволяет заметно повысить прочностные показатели получаемых фрикционных материалов при +20°С и обеспечивает повышение указанных показателей при +60°С и +120°С в 2÷2,5 раза, сохраняя фрикционные свойства при +20°С на уровне прототипа. Можно также прогнозировать их преимущества при +60°С и +120°С.