БЕЗАСБЕСТОВАЯ ФРИКЦИОННАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ASBESTOS-FREE POLYMER FRICTION COMPOSITION

Изобретение относится к полимерным композициям фрикционного назначения и может быть использовано в производстве тормозных колодок и накладок тормозов транспортных средств и других механических объектов.
Из уровня техники известна композиция для безасбестового фрикционного материала, содержащая каучук, вулканизующую группу на основе серы, волокнистый наполнитель, металлосодержащий наполнитель, фрикционный модификатор на основе графита, неорганический модификатор - смесь баритового концентрата и глинозема. В качестве каучука используют каучук СКД, в качестве волокнистого наполнителя - смесь полиоксадиазольного волокна и минеральной ваты, в качестве металлосодержащего наполнителя - дробь чугунную колотую, в качестве фрикционного модификатора используют смесь графита кристаллического, графита скрытокристаллического и углерода технического, а к смеси неорганического модификатора дополнительно добавлен цеолит при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%: Каучук СКД 18,00-22,00; Сера 1,50-2,50; 2-Меркаптобензотиазол 0,35-0,45; Тиурам 0,10-0,30; Полиоксадиазольное волокно 2,00-4,00; Минеральная вата 18,00-22,00; Дробь чугунная колотая 4,00-6,00; Графит кристаллический 2,00-3,00; Графит скрытокристаллический 2,00-3,00; Углерод технический 6,00-8,00; Баритовый концентрат 27,00-28,00; Глинозем 6,00-8,00; Цеолит 2,50-3,50 (RU 2296778, 10.04.2007).
Известна фрикционная полимерная композиция, включающая связующее, волокнистый безасбестовый наполнитель, неорганический модификатор - барит, фрикционный модификатор - графит и вулканизующую группу. В качестве связующего взяты каучуки из группы высокомолекулярных непредельных углеводородных каучуков: смесь СКД и СКИ-3 с добавлением индустриального масла И-20, в качестве волокнистого наполнителя использован волластонит, в качестве вулканизующей группы содержит серу, каптакс, тиурам, оксид цинка, дополнительно содержит технический углерод и модификатор связующего из группы двухосновных органических кислот, включающий ортофталевую, изофталевую и терефталевую кислоты при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%: связующее из группы непредельных углеводородных каучуков: смесь СКД, СКИ-3, индустриальное масло И-20 10,0-13,0; Волокнистый безасбестовый наполнитель - волластонит 50,0-55,0; Неорганический модификатор-барит 19,0-25,0; Фрикционный модификатор - графит 2,0-4,0; Углерод технический 1,5-1,9; Вулканизующая группа: сера 3,0-4,0, каптакс 0,2-0,5, тиурам 1,2-1,7, оксид цинка 0,3-0,7; Модификатор связующего из группы двухосновных органических кислот: ортофталевая, изофталевая и терефталевая кислоты 0,1-5,0 (RU 2275394, 27.04.2006).
Наиболее близкой к предложенному изобретению является полимерная композиция фрикционного назначения, содержащая бутадиеновый каучук, вулканизующую группу, порошкообразные наполнители, включающие баритовый концентрат, технический углерод, наполнитель на основе окиси алюминия, графит кристаллический, графит скрытокристаллический и армирующий волокнистый наполнитель, в качестве которого используют синтетические полиарамидные волокна, причем отношение порошкообразных наполнителей к армирующему волокнистому наполнителю составляет (12-50):1, при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%: Бутадиеновый каучук 23-25; Вулканизующая группа (сера и ускорители из группы тиазолов и тиурамов) 3,05-3,45; Баритовый концентрат 8-11; Технический углерод 19-21; Графит кристаллический 9-11; Графит скрытокристаллический 19-21; Наполнитель на основе окиси алюминия (электрокорунд, глинозем и каолин) 9-11; Синтетические полиарамидные волокна (арселон, сверхвысокомодульное волокно (СВМ), кевлар и тварон) 1,5-5 (RU 2285704, 20.10.2006).
Недостатком данных композиций является то, что изготовленные на их основе изделия не обладают достаточно высоким и стабильным коэффициентом трения, имеют повышенную износостойкость и высокую стоимость.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такой безасбестовой фрикционной полимерной композиции, которая исключала бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении прочности изготовленных из нее изделий, стабильности коэффициента трения изготовленных на ее основе изделий, снижении себестоимости изделий и выделения вредных веществ в окружающую среду при их изготовлении.
Указанный технический результат достигается в безасбестовой фрикционной полимерной композиции, содержащей в качестве связующего из группы высокомолекулярных непредельных углеводородных каучуков бутадиеновый каучук СКД, минеральные наполнители, включающие баритовый концентрат и глинозем, волокнистый безасбестовый наполнитель, содержащий кевларовую пульпу, арселоновую пульпу и волластонит, углеродные наполнители, включающие углерод технический и графит, вулканизующую группу, содержащую серу, 2-меркаптобензотиазол и тиурам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Каучук СКД
19-24
Баритовый концентрат
18-25
Глинозем
6-8
Кевларовая пульпа
1,5-3
Арселоновая пульпа
1,5-3
Волластонит
2-5
Углерод технический
6,95-15
Графит
24-30
Сера
1-3
2-Меркаптобензотиазол
0,5-0,9
Тиурам
0,03-0,15
Использование в качестве связующего из группы высокомолекулярных непредельных углеводородных каучуков бутадиенового каучука СКД позволяет значительно снизить выделение вредных веществ в атмосферу при изготовлении изделий, обеспечить стабильность фрикционных свойств и износостойкость.
Использование волластонита, имеющего игольчатую структуру, в качестве волокнистого наполнителя, заменяющего асбест, повышает износостойкость изделий, снижает вредность при производстве изделий и их последующей эксплуатации.
Использование кевларовой пульпы, арселоновой пульпы в качестве волокнистого наполнителя, получаемых методом распушения резанного кевларового, арселонового волокна, заменяющих асбест, позволяет обеспечить высокую термическую прочность изделий, стабильность коэффициента трения, повысить износостойкость.
Заявляемую безасбестовую фрикционную полимерную композицию изготавливают путем смешения всех ингредиентов в смесителях с Z-образными роторами.
Примеры заявляемой композиции представлены в таблице.
Примеры заявляемой композиции
Наименование компонентов
Содержание компонентов, мас.%
1
2
4
5
6
1. Каучук СКД
19,0
22,0
20,0
24,0
2. Минеральные наполнители
- Баритовый концентрат
25,0
20,0
25,0
18,0
- Глинозем
7,97
7,15
8,0
6,0
3. Волокнистый безасбестовый наполнитель
- Кевларовая пульпа
1,5
2,0
2,2
3,0
- Арселоновая пульпа
2,0
2,0
1,5
3,0
- Волластонит
4,0
4,0
2,0
5,0
4. Углеродные наполнители
- Углерод технический
15,0
12,0
10,0
6,95
- Графит
24,0
28,0
29,0
30,0
5. Вулканизующая группа
- Сера
1,0
2,0
1,5
3,0
- 2-меркаптобензотиазол
0,5
0,75
0,7
0,9
- Тиурам
0,03
0,1
0,1
0,15
Итого
100
100
100
100
Таким образом, использование заявляемой композиции позволяет значительно улучшить физико-механические характеристики готового изделия, изготавливать изделия с высокими прочностными показателями, обеспечить стабильность коэффициента трения, повысить износостойкость готовых изделий, что способствует повышению надежности эксплуатации фрикционных изделий, а также значительно снизить выделение вредных веществ в атмосферу при производстве изделий и их последующей эксплуатации.