СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ОРГАНОВОЛОКНИСТОГО ПРЕСС-МАТЕРИАЛА
METHOD OF PRODUCING ANTIFRICTION ORGANIC FIBRE MOULDING MATERIAL

Изобретение относится к способу получения антифрикционных пресс-материалов на основе органических волокон и эпоксидных связующих, предназначенных для изготовления антифрикционных изделий, сложных конфигураций, подвергаемых высоким механическим нагрузкам, например подшипниковых втулок, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике, электронике, в самолетостроении и других отраслях.
Известен способ получения эпоксидного пресс-материала, позволяющего получать антифрикционные изделия сложной конфигурации. Указанный пресс-материал получают путем вальцевания твердой смеси эпоксидных смол с наполнителем, состоящим из рубленого стекловолокна и графита (см. Патент РФ №2307851 от 06.02.2006 г.).
Недостатками известного материала являются сравнительно невысокие прочностные показатели, обусловленные разрушением стекловолокна в процессе вальцевания до размеров 200-500 микрон, а также появление абразивных частиц стекловолокна при длительной работе антифрикционных изделий.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала, включающий стадии предварительного приготовления раствора эпоксидной смоляной части путем смешения эпоксидной смоляной части и органического растворителя, добавления отвердителя, пропитки полученным раствором органоволокнистого наполнителя и его сушки. Эпоксидную смоляную часть получают взаимодействием эпоксидной диановой смолы (А), бензгуанамина (Б), е-капролактама (В) и фенолоформальдегидного новолака (Г) в соотношении А:Б:В:Г от 40:10:15:35 до 81:3:8:8. В качестве отвердителя используют ароматический амин, выбранный из группы, включающей 4,4'-диаминодифенилсульфон, метафенилендиамин, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан. В качестве органоволокнистого наполнителя используют ткань, содержащую полиамидные волокна (RU 2179984 C1, 27.02.2002).
Целью данного изобретения является способ получения антифрикционного волокнистого пресс-материала с высокими прочностными показателями и теплостойкостью и обеспечивающего возможность изготовления изделий любых конфигураций как компрессионным, так и литьевым прессованием, включая использование реактопластавтоматов.
Поставленная цель достигается тем, что предварительно готовят раствор эпоксидной смоляной части путем смешения эпоксидированного амина (А) с минералом H-Cu-монтмориланитом, в структуре которого содержатся атомы водорода и атомы меди (Б) в соотношении А:Б от 90:10 до 40:60, и органическим растворителем, добавляют отвердитель в виде аддукта 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана с 3,4-эпоксициклогексиметил-3',4'-эпоксициклогексанкарбоксилатом при стехиометрическом избытке амина 5-15, компоненты перемешивают, добавляют органоволокнистый наполнитель - органическое рубленое волокно и смазку, массу перемешивают и сушат, при этом пресс-материал содержит следующее соотношение компонентов, в мас.ч.:
вышеуказанный раствор эпоксидной смоляной части
100
вышеуказанный отвердитель
40÷120
органическое рубленое волокно
20÷200
смазка
2÷8
Пример 1.
Приготовление смоляной части
В реактор с мешалкой загружают 100 мас.ч. минерала монтмориланита (техническое название - бентонит или бентонитовая глина) и 100 мас.ч. 10% соляной кислоты. Смесь перемешивают 2 часа, при этом атомы водорода вступают в структуру монтмориланита. После этого водный раствор сливают и оставшийся продукт промывают водой до удаления ионов хлора. Полученный продукт, содержащий ионы водорода, называется Н-монтмориланит и ведет себя как кислота. Далее к полученному Н-монтмориланиту приливают 100 мас.ч. 0,5% водного раствора сульфата меди и после 1-часового перемешивания сливают водный раствор, остаток промывают водой до удаления сульфат-иона и сушат при 100°С до удаления остатков воды. Полученный минерал H-Cu-монтмориланит содержит до 0,5% атомов меди и приобретает новые свойства, превращаясь в наноматериал, действуя как ускоритель отверждения эпоксидных смол, и одновременно придает полимеру повышенную прочность, теплостойкость и улучшенные антифрикционные свойства.
Далее H-Cu-монтмориланит, содержащий ионы водорода и атомы меди, смешивают с эпоксианилиновой смолой марки ЭА (ТУ 2225-546-00203521-98, химическое название диглицидиланилин, эпоксидное число 34%) и добавляют 5% этилацетата от количества ЭА.
Смесь перемешивают в лопастном смесителе в течение 30 минут.
Получение отвердителя
пл
В реактор с мешалкой, охлаждением и обогревом загружают 450 мас.ч. 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и нагревают до расплавления (Т=105°С) и к нему приливают постепенно 3,4'-эпоксициклогексил-3,4'-эпоксициклогексанкарбоксилат (циклоалифатическая смола УП-632, ТУ 6-05-241-72-79) в количестве 100 мас.ч., т.е. при десятикратном стехиометрическом избытке амина. После начала реакции, проявляющейся в выделении экзотермического тепла, включают охлаждение и температуру поддерживают не выше 100°С. Спустя 60 минут полученный продукт охлаждают и переливают в металлическую тару.
Получение пресс-материала
В смеситель с эпоксидной смоляной частью и растворителем (этилацетатом) приливают отвердитель в соотношении на 100 мас.ч. смоляной части 80 мас.ч. отвердителя и после 10-минутного перемешивания добавляют 110 мас.ч. рубленого полиамидного волокна марки СВМ (ТУ 6-06-1153-78) с длиной волокон 5-10 мм и 5 мас.ч. смазки - стеарата цинка. Массу перемешивают в течение 30 мин, после чего сушат в вакуум-сушилке при 80°С до удаления растворителя.
2
Полученный пресс-материал прессуют при 170°С, удельном давлении 100 кг/см и выдержке 1 мин/мм толщины.
Примеры 2-7 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением условий в соответствии с табл.1. Свойства пресс-материалов приведены в табл.2. Как видно из таблицы, заявляемый способ обеспечивает получение антифрикционных материалов с уникальным сочетанием технологических и эксплуатационных показателей.
Таблица 1
Условия получения пресс-материала по примерам 2-7
№ п/а
Наименование параметра и применяемого компонента
Величина параметра и вид компонента по примерам
2
3
4
5
6
7
1
Вид эпоксидированного амина (смола). Компонент А
ЭА
ЭА
ЭА
УП-610 (триглицидил параамино-фенол)
ЭХД тетраглицидиламин 3,3 дихлор-4,4' диаминодифе-нилметана
Эпоксидированный 4,4 диамицодифенил-сульфон*
2
Содержание иона водорода и атома меди в минерале монтмориллоните (компонент Б), %
H<sup>0</sup> 0,5
H<sup>0</sup> 0,1
H<sup>0</sup> 0,2
H<sup>0</sup> 0,2
H<sup>0</sup> 0,2
H<sup>0</sup> 0,2
Cu 0,8
Cu 1,5
Cu 0,1
Cu 0,1
Cu 0,1
Cu 0,1
3
Соотношение А:Б
65:35
65:35
65:35
90.10
60.40
65:35
4
Избыток амина в аддукте сверх стехиометрического количества
10
10
10
10
5
15
5
Количество отвердителя па 100 смолы (мас.ч)
80
80
80
80
120
40
6
Вид и количество органоволокна на 100 смоляной части (мас.ч)
оксалон 200
полиамид 80
Высокомолекулярное волокно СВМ 110
7
Вид и количество смазки на 100 смоляной части (мас.ч.)
5 стеарата цинка
5 стеарата цинка
5 стеарата цинка
5 стеарата цинка
8 стеариновой кислоты
2 церезина (нефтепродукт)
8
Вид и количество растворителя, мас.ч.
5 этилацета
5 этилацетата
5 этилацетата
20 ацетона
10 этилцеллозольва
10 этилцеллозольва
9
Режим сушки при удалении растворителя, t°С/мин
80/60
80/60
60/60
40/30
90/30
90/30
10
Режим прессования t°С/мин, выдержки на 1 мм толщины изделия
170/1
170/1
170/1
150/2
180/1
180/3
* Получен по А.с. СССР №363719, Бюл. изобр. №4 (1973 г.)
Таблица 2
Свойства заявляемого пресс-материала по примерам 1-7
№ п/а
Наименование показателя
Величина показателя по примерам
Прототип патент РФ №2179984
1
2
3
4
5
6
7
1
Текучесть по спирали, мм
600
800
700
650
750
900
700
Не течет
2
Возможность получения изделий сложной конфигурации
Возможно получение изделий любой конфигурации компрессионным и литьевым прессованием
Возможно получение плоских изделий
3
Предел прочности, МПа
- при статическом изгибе, при 20°С
350
320
340
310
440
380
420
- при статическом изгибе, при 200°С
160
170
190
180
210
200
220
4
Предел прочности, МПа
- при сжатии, при 20°С
300
250
200
310
370
410
400
- при сжатии, при 200°С
160
140
180
150
160
180
210
5
Удельная ударная вязкость, КДж/м<sup>2</sup>
210
200
215
190
180
210
200
6
Коэффициент трения (V=0,5 м/с, Р=1 МПа)
0,12
0,10
0,13
0,14
0,14
0,11
0,16