WO2015002568A1 - Lubricating polymer composition - Google Patents
Lubricating polymer composition Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015002568A1 WO2015002568A1 PCT/RU2013/001002 RU2013001002W WO2015002568A1 WO 2015002568 A1 WO2015002568 A1 WO 2015002568A1 RU 2013001002 W RU2013001002 W RU 2013001002W WO 2015002568 A1 WO2015002568 A1 WO 2015002568A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- molecular weight
- uhmwpe
- ultra
- high molecular
- weight polyethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
Definitions
- the invention relates to the field of polymer materials science, to the production of an antifriction polymer composition based on ultra-high molecular weight polyethylene, which can be used to make wear-resistant linings used for facing mining and processing equipment.
- the composition contains ultra-high molecular weight polyethylene and inorganic filler. Basalt fiber is used as an inorganic modifier.
- the composition according to the invention improves the strength and wear resistance of the starting material.
- Composite materials are known for the manufacture of sliding bearings, mechanical seals and other elements of friction units based on ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and inorganic fillers of various chemical nature (1. Andreeva IA, Veselovskaya EV, Nalivaiko EI et al. Ultra-high molecular weight high-density polyethylene .. - L.: Chemistry, 1982. - 80 s).
- UHMWPE ultra high molecular weight polyethylene
- inorganic fillers of various chemical nature
- Known composite material “Tinolen” based on ultra-high molecular weight polyethylene, manufactured according to TU 2211-001-98386801-2007 (2), which has high frost resistance. “Tinolen” manufactures technical products: sheets, plates, gears, high-strength threads, sports products - sliding surfaces of skis, snowboards, hockey pitches, medical products - parts of prosthetics and orthopedics. The disadvantage of the material is insufficiently high wear resistance.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) characterized by insufficient strength, elasticity, bearing ability, as a result of which it can be operated only at low loads.
- composition according to the invention improves the deformation-strength characteristics, wear resistance and bearing capacity of materials.
- the disadvantages of the material include the high cost of synthetic spinel cobalt or copper.
- Composite material is known (5. Selyutin G.E., Gavrilov Yu.Yu., Popova O.E., Voskresenskaya E.N. Material for lining plates.
- ultra-high molecular weight polyethylene is activated in the mechanical activator AGO-2C, which allows, with ball accelerations up to 60 g, to develop specific power up to 100 W / g, and due to water cooling, the temperature in the drums is regulated.
- the molecular structure of UHMWPE changes without breaking intramolecular bonds. Due to the high ductility of UHMWPE, the specific energies during mechanical activation are insufficient for breaking C – C bonds, but sufficient for changing the packing of hydrocarbon chains. Due to the low thermal stability of UHMWPE, the process is implemented at a temperature not exceeding 140 ° C.
- UHMWPE The mechanical activation of UHMWPE provides a more effective intermolecular interaction and, as a result, an increase in the strength characteristics of products, an improvement in frost resistance, and impact resistance of the material.
- a modifier is introduced into the mechanically activated UHMWPE - aluminum oxide powder (A1 2 0 3 ) of the modification of corundum of two fractions - 0.1 mm in size and 0.3 mm in size in a ratio of 1: 2, in total 18% by weight of UHMWPE.
- Large particles of alumina powder (A1 2 0 3 ) alumina modifications have extreme hardness; due to the high dosage, they reinforce the activated UHMWPE matrix, as a result of which the impact resistance is significantly increased and
- SUBSTITUTE SHEET wear resistance of lining plates.
- a mixture of activated UHMWPE with alumina powder (A1 2 0 3 ) was carried out in a disintegrator of the Osnova series DI 0.12. Possessing high wear resistance, the material is characterized by insufficient strength, bearing ability, as a result of which it can be operated only at low loads.
- the technological process includes mechanical activation, which complicates the process of obtaining the material.
- Turushev AV Composite wear-resistant material based on ultra-high molecular weight polyethylene (Patent RU 2381242 C2, IPC C08L 23/4, 04/15/2008), containing 4 wt.% Nanodispersed modifier, which was used either carbosil or tungsten oxide W0 3, SiC or silicon carbide, or aluminum oxide A1 2 0 3, which has cold resistance, high stand awn to abrasion and aliphatic hydrocarbons. They are used for facing mining and processing and mining equipment, wear-resistant products for structural purposes, operating in the mode of abrasive wear in the environment of oil, oils, greases, fuels, acids and alkalis.
- the disadvantages of the material include low strength, high cost of nanodispersed modifiers, as well as the use of additional mechanical activation of the components of the composite.
- the objective of the invention is to develop a wear-resistant composite material to protect the surfaces of products operating in the mode of abrasive wear in the environment of oil, oils, greases, fuels, acids and alkalis, the manufacturing process of which does not require special equipment and additional costs.
- the technical result achieved by the implementation of the invention is to obtain a composite material having high abrasion resistance and aliphatic hydrocarbons, without loss of technical characteristics of the prototype.
- UHMWPE SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) fiber.
- UHMWPE is chosen as the object of study that most fully satisfies these requirements, which remains to date the only polymer capable of preserving mechanical properties, a relatively low and stable value of the friction coefficient and providing smooth sliding even at cryogenic temperatures.
- UHMWPE produced by Tomsk Petrochemical Plant with a molecular weight of 2.7 million was used for the manufacture of compositions.
- Basalt fiber manufactured by Technologies of Basalt Materials LLC (Pokrovsk, RS (Y)) was used as a UHMWPE modifier.
- Continuous basalt fiber - a material obtained from non-metallic rocks of magmatic origin, is an environmentally friendly product, has (10-20)% higher modulus than glass fibers, greater absolute strength after exposure to high temperatures, superior to them in alkali and, especially in terms of acid resistance.
- basalt fibers do not split under the influence of high contact stresses and elevated temperatures typical for the operation of tribotechnical products into finely dispersed (less than 0.4 ⁇ m) and microfiber structures with carcinogenic properties (7. Mikhailin Yu. A. Structural polymer composite materials. - SPb, 2008. - 648 s).
- the basalt fiber was subjected to grinding using a Fritsch Pulverizette 15 cutting mill with a 0.25 mm sieve installed. Moreover, the length of the crushed (chopped) fibers corresponded to 30-90 microns, and the diameter of 8-10 microns. The use of chopped fibers allows filling and receiving polymer composite materials (PCM) based on UHMWPE without complicating technological operations.
- PCM polymer composite materials
- the technological process includes the grinding of basalt fiber with its subsequent mixing with powdered ultra-high molecular weight
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) polyethylene.
- the resulting mixture is the starting material from which the test specimens are pressed.
- Samples were obtained by hot pressing at a pressure of 10 MPa and a temperature of 180 C.
- Relative elongation, tensile strength, and elastic modulus were determined according to GOST 1 1262-80 on a Shumadzu AGS-J testing machine at room temperature and moving grippers of 50 mm / min on blades (the number of samples per test was 5).
- the tribotechnical characteristics were determined during tests using generally accepted methods (GOST 11629-75) on a CETR friction machine (USA).
- the test time is 3 hours.
- the samples were treated with ethanol and weighed on an analytical balance before and after friction. After treatment with ethyl alcohol, the samples were left for a day so that the alcohol evaporated.
- the abrasion test was carried out on a MI-2 abrasion test machine in accordance with GOST 426. Antifriction was measured at a load of 3.6 kg and a sliding speed of the disk of 45 rpm. Used abrasive P600. Volumetric abrasive wear was determined by weighing the samples, followed by mass calculation every 5 minutes. Test time 30 min.
- Table. 1 shows the values of the physico-mechanical, tribotechnical and abrasive characteristics of the claimed composition.
- Example. 95.0 g of UHMWPE and 5.0 g of ground basalt fiber are mixed in a paddle mixer until a homogeneous mass is obtained. Then the composition is placed in the mold and the product is pressed by hot pressing at a pressure of 10 MPa and a temperature of 180 ° C.
- the best properties of the composition with 5-20% basalt fiber the strength properties of the claimed material increased by 1, 5 times, it has a low coefficient of friction and low intensity of abrasive wear.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Антифрикционная полимерная композиция Antifriction polymer composition
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, к получению антифрикционной полимерной композиции на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, которая может быть использована для изготовления износостойких футеровок, применяемых для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования. Композиция содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен и неорганический наполнитель. В качестве неорганического модификатора используется базальтовое волокно. Композиция по изобретению позволяет повысить прочность и износостойкость исходного материала. The invention relates to the field of polymer materials science, to the production of an antifriction polymer composition based on ultra-high molecular weight polyethylene, which can be used to make wear-resistant linings used for facing mining and processing equipment. The composition contains ultra-high molecular weight polyethylene and inorganic filler. Basalt fiber is used as an inorganic modifier. The composition according to the invention improves the strength and wear resistance of the starting material.
Уровень техники State of the art
К большинству современных конструкционных материалов на основе полимерных матриц предъявляют комплекс требований: морозоустойчивость, износостойкость и другие физико-механические характеристики. В связи с этим при создании композитов необходимо подобрать компоненты, которые оказывают комплексное воздействие на полимерную матрицу, обеспечивая синергетический эффект. The majority of modern structural materials based on polymer matrices have a set of requirements: frost resistance, wear resistance and other physical and mechanical characteristics. In this regard, when creating composites, it is necessary to select components that have a complex effect on the polymer matrix, providing a synergistic effect.
Известны композиционные материалы для изготовления подшипников скольжения, торцовых уплотнений и других элементов узлов трения на основе сверхвысокомолекуляр- ного полиэтилена (СВМПЭ) и неорганических наполнителей различной химической природы (1. Андреева И.А., Веселовская Е.В., Наливайко Е.И.и др. Сверхвысокомоле- кулярный полиэтилен высокой плотности.. - Л.: Химия, 1982. - 80 с). Однако эти материалы не обладают достаточной износостойкостью и характеризуются низкими прочностными характеристиками. Composite materials are known for the manufacture of sliding bearings, mechanical seals and other elements of friction units based on ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and inorganic fillers of various chemical nature (1. Andreeva IA, Veselovskaya EV, Nalivaiko EI et al. Ultra-high molecular weight high-density polyethylene .. - L.: Chemistry, 1982. - 80 s). However, these materials do not have sufficient wear resistance and are characterized by low strength characteristics.
Известен композиционный материал «Тинолен» на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, изготовленный по ТУ 2211 -001-98386801-2007 (2), который обладает высокой морозоустойчивостью. Из «Тинолена» изготавливаются изделия технического назначения: листы, пластины, шестерни, высокопрочные нити, спортивные изделия - скользящие поверхности лыж, сноубордов, хоккейные площадки, медицинские изделия - детали протезирования и ортопедии. Недостатком материала является недостаточно высокая износостойкость. Known composite material "Tinolen" based on ultra-high molecular weight polyethylene, manufactured according to TU 2211-001-98386801-2007 (2), which has high frost resistance. “Tinolen” manufactures technical products: sheets, plates, gears, high-strength threads, sports products - sliding surfaces of skis, snowboards, hockey pitches, medical products - parts of prosthetics and orthopedics. The disadvantage of the material is insufficiently high wear resistance.
Известна композиция на основе СВМПЭ, ультрадисперсного β-сиалона и дисульфида молибдена (3. Адрианова О. А., Виноградов А.В., Листков В.М. Антифрикционная композиция. Патент РФ jNb 2126805. Заявка N° 5068151/04 от 14.08.1992. Опубл. 27.02.1999; Бюл.-Чеб). Обладая высокой износостойкостью, материал A known composition based on UHMWPE, ultrafine β-sialon and molybdenum disulfide (3. Adrianova O.A., Vinogradov A.V., Listkov V.M. Antifriction composition. RF patent jNb 2126805. Application N ° 5068151/04 from 14.08. 1992. Published on February 27, 1999; Bull.-Cheb). With high wear resistance, material
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) характеризуется недостаточной прочностью, эластичностью, несущей способностью, вследствие чего может эксплуатироваться только при невысоких нагрузках. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) characterized by insufficient strength, elasticity, bearing ability, as a result of which it can be operated only at low loads.
Известна композиция на основе СВМПЭ с синтетической шпинелью кобальта или меди в качестве модификатора (4. Охлопкова А.А., Шиц Е.Ю., Гоголева О.В. Антифрикционная полимерная композиция. Патент РФ N 2296139. Заявка Mb 200441 14691 от 14.05.2004, опубл. 27.10.2005), которые активированы в планетарной мельнице течение 1 -2 мин. при следующем соотношении компонентов (мас.%): Синтетическая шпинель - 2,0 СВМПЭ - остальное. A known composition based on UHMWPE with synthetic spinel of cobalt or copper as a modifier (4. Okhlopkova A.A., Shits E.Yu., Gogoleva O.V. Antifriction polymer composition. RF patent N 2296139. Application Mb 200441 14691 from 14.05. 2004, published on October 27, 2005), which are activated in a planetary mill for 1–2 min. in the following ratio of components (wt.%): Synthetic spinel - 2.0 UHMWPE - the rest.
Композиция по изобретению позволяет повысить деформационно-прочностные характеристики, износостойкость и несущую способность материалов. К недостаткам материала следует отнести высокую стоимость синтетической шпинели кобальта или меди. The composition according to the invention improves the deformation-strength characteristics, wear resistance and bearing capacity of materials. The disadvantages of the material include the high cost of synthetic spinel cobalt or copper.
Известен композиционный материал (5. Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Попова О.Е., Воскресенская Е.Н. Материал для футеровочных пластин. Патент RU 2476461 , C08L23/06, С08КЗ/22, В82В1/00. 27.02.2013), полученный путем смешения механоактивированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена и порошка оксида алюминия А120з . Использован оксид алюминия А1203 двух фракций с размером 0,1 мм и 0,3 мм при соотношении 1 :2, в общем количестве 18% от массы СВМПЭ. В изобретении сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) активируют в механоактиваторе АГО-2С, который позволяет при ускорениях шаров до 60 g развивать удельную мощность до 100 Вт/г, при этом, благодаря водяному охлаждению, температура в барабанах регулируется. В процессе активации молекулярное устройство СВМПЭ изменяется без разрыва внутримолекулярных связей. Благодаря высокой пластичности СВМПЭ величина удельных энергий при механической активации недостаточна для разрыва С-С связей, но достаточна для изменения укладки углеводородных цепей. Вследствие низкой термической стабильности СВМПЭ процесс реализован при температуре не выше 140°С. Механоактивация СВМПЭ обеспечивает более эффективное межмолекулярное взаимодействие и, как следствие, повышение прочностных характеристик изделий, улучшение морозостойкости, сопротивления удару материала. В механоактивированный СВМПЭ вводится модификатор - порошок оксида алюминия (А1203) модификации корунд двух фракций - размером 0,1 мм и размером 0,3 мм в соотношении 1 :2, в общем количестве 18% от массы СВМПЭ. Крупные частицы порошка оксида алюминия (А1203) модификации корунд обладают чрезвычайной твердостью; благодаря высокой дозировке они армируют активированную матрицу СВМПЭ, в результате чего значительно увеличивается сопротивления удару и Composite material is known (5. Selyutin G.E., Gavrilov Yu.Yu., Popova O.E., Voskresenskaya E.N. Material for lining plates. Patent RU 2476461, C08L23 / 06, С08КЗ / 22, В82В1 / 00. 02.27.2013) obtained by mixing mechanically activated ultra-high molecular weight polyethylene and aluminum oxide powder A1 2 0z. Used aluminum oxide A1 2 0 3 two fractions with a size of 0.1 mm and 0.3 mm with a ratio of 1: 2, in a total amount of 18% by weight of UHMWPE. In the invention, ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is activated in the mechanical activator AGO-2C, which allows, with ball accelerations up to 60 g, to develop specific power up to 100 W / g, and due to water cooling, the temperature in the drums is regulated. During the activation process, the molecular structure of UHMWPE changes without breaking intramolecular bonds. Due to the high ductility of UHMWPE, the specific energies during mechanical activation are insufficient for breaking C – C bonds, but sufficient for changing the packing of hydrocarbon chains. Due to the low thermal stability of UHMWPE, the process is implemented at a temperature not exceeding 140 ° C. The mechanical activation of UHMWPE provides a more effective intermolecular interaction and, as a result, an increase in the strength characteristics of products, an improvement in frost resistance, and impact resistance of the material. A modifier is introduced into the mechanically activated UHMWPE - aluminum oxide powder (A1 2 0 3 ) of the modification of corundum of two fractions - 0.1 mm in size and 0.3 mm in size in a ratio of 1: 2, in total 18% by weight of UHMWPE. Large particles of alumina powder (A1 2 0 3 ) alumina modifications have extreme hardness; due to the high dosage, they reinforce the activated UHMWPE matrix, as a result of which the impact resistance is significantly increased and
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) износостойкость пластин для футеровки. Смешение активированного СВМПЭ с порошком оксида алюминия (А1203) производилось в дезинтеграторе серии «Основа» ДИ 0,12. Обладая высокой износостойкостью, материал характеризуется недостаточной прочностью, несущей способностью, вследствие чего может эксплуатироваться только при невысоких нагрузках. Кроме того, технологический процесс включает механоактивацию, что усложняет процесс получения матерала. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) wear resistance of lining plates. A mixture of activated UHMWPE with alumina powder (A1 2 0 3 ) was carried out in a disintegrator of the Osnova series DI 0.12. Possessing high wear resistance, the material is characterized by insufficient strength, bearing ability, as a result of which it can be operated only at low loads. In addition, the technological process includes mechanical activation, which complicates the process of obtaining the material.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому материалу является композиция на основе СВМПЭ (6. Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Попова О.Е., Воскресенская Е.Н., Полубояров В.А., Ворошилов В.А., Турушев А.В. Композиционный износостойкий материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Патент RU 2381242 С2, МПК C08L 23/4, 15.04.2008), содержащая 4 мас.% нанодисперсного модификатора, в качестве которого использован или карбосил, или оксид вольфрама W03, или карбид кремния SiC, или оксид алюминия А1203, который обладает морозоустойчивостью, высокой стойкостью к истиранию и воздействию алифатических углеводородов. Применяются для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования, износостойких изделий конструкционного назначения, работающих в режиме абразивного изнашивания в среде нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей. The closest in technical essence to the claimed material is a composition based on UHMWPE (6. Selyutin G.E., Gavrilov Yu.Yu., Popova O.E., Voskresenskaya E.N., Poluboyarov V.A., Voroshilov V.A. ., Turushev AV Composite wear-resistant material based on ultra-high molecular weight polyethylene (Patent RU 2381242 C2, IPC C08L 23/4, 04/15/2008), containing 4 wt.% Nanodispersed modifier, which was used either carbosil or tungsten oxide W0 3, SiC or silicon carbide, or aluminum oxide A1 2 0 3, which has cold resistance, high stand awn to abrasion and aliphatic hydrocarbons. They are used for facing mining and processing and mining equipment, wear-resistant products for structural purposes, operating in the mode of abrasive wear in the environment of oil, oils, greases, fuels, acids and alkalis.
К недостаткам материала следует отнести низкую прочность, высокую стоимость нанодисперсных модификаторов, а также использование дополнительной операции механоактивации компонентов композита. The disadvantages of the material include low strength, high cost of nanodispersed modifiers, as well as the use of additional mechanical activation of the components of the composite.
Данный материал принят за прототип. This material is taken as a prototype.
Задача изобретения состоит в разработке износостойкого композиционного материала для защиты поверхностей изделий, работающих в режиме абразивного изнашивания в среде нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей, технологический процесс изготовления которого не требует специального оборудования и дополнительных затрат. The objective of the invention is to develop a wear-resistant composite material to protect the surfaces of products operating in the mode of abrasive wear in the environment of oil, oils, greases, fuels, acids and alkalis, the manufacturing process of which does not require special equipment and additional costs.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, состоит в получении композиционного материала, имеющего высокую стойкость к истиранию и воздействию алифатических углеводородов, без потери технических характеристик прототипа. The technical result achieved by the implementation of the invention is to obtain a composite material having high abrasion resistance and aliphatic hydrocarbons, without loss of technical characteristics of the prototype.
Поставленная задача решается за счет того, что композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена дополнительно содержит базальтовое The problem is solved due to the fact that the composite material based on ultra-high molecular weight polyethylene additionally contains basalt
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) волокно. В качестве объекта исследования, наиболее полно удовлетворяющего указанными требованиям, выбран СВМПЭ, остающийся до настоящего времени единственным полимером, способным сохранять механические свойства, сравнительно низкое и стабильное значение коэффициента трения и обеспечивать плавное скольжение даже при криогенных температурах. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) fiber. UHMWPE is chosen as the object of study that most fully satisfies these requirements, which remains to date the only polymer capable of preserving mechanical properties, a relatively low and stable value of the friction coefficient and providing smooth sliding even at cryogenic temperatures.
Осуществление изобретения The implementation of the invention
Достижение положительного эффекта обеспечивается введением в сверхвысокомолекулярный полиэтилен модификатора в количестве 5-20 мас.%. В качестве модификатора используется базальтовое волокно. Исследовалось следующее соотношение компонентов: Achieving a positive effect is ensured by introducing a modifier in an amount of 5-20 wt.% Into ultrahigh molecular weight polyethylene. Basalt fiber is used as a modifier. The following ratio of components was investigated:
базальтовое волокно -5, 10, 20 мас.%, basalt fiber -5, 10, 20 wt.%,
СВМПЭ - остальное. UHMWPE - the rest.
Для изготовления композиций использовали СВМПЭ производства Томского нефтехимического завода с молекулярной массой 2,7 млн. В качестве модификатора СВМПЭ использовано базальтовое волокно производства ООО «Технологии базальтовых материалов» (г. Покровск, РС(Я)). Базальтовое непрерывное волокно - материал, полученный из нерудных горных пород магматического происхождения, является экологически чистым продуктом, имеет по сравнению со стеклянными волокнами на (10- 20) % больший модуль, большую абсолютную прочность после воздействия высоких температур, превосходят их по щелоче- и, особенно, по кислотостойкости. Имея термостойкость примерно равную термостойкости асбестовых волокон, базальтовые волокна не расщепляются под воздействием высоких контактных напряжений и повышенных температур, характерных для эксплуатации изделий триботехнического назначения, на тонкодисперсные (менее 0,4 мкм) и микроволокнистые структуры, обладающие канцерогенными свойствами (7. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. - СПб, 2008. - 648 с). UHMWPE produced by Tomsk Petrochemical Plant with a molecular weight of 2.7 million was used for the manufacture of compositions. Basalt fiber manufactured by Technologies of Basalt Materials LLC (Pokrovsk, RS (Y)) was used as a UHMWPE modifier. Continuous basalt fiber - a material obtained from non-metallic rocks of magmatic origin, is an environmentally friendly product, has (10-20)% higher modulus than glass fibers, greater absolute strength after exposure to high temperatures, superior to them in alkali and, especially in terms of acid resistance. Having heat resistance approximately equal to the heat resistance of asbestos fibers, basalt fibers do not split under the influence of high contact stresses and elevated temperatures typical for the operation of tribotechnical products into finely dispersed (less than 0.4 μm) and microfiber structures with carcinogenic properties (7. Mikhailin Yu. A. Structural polymer composite materials. - SPb, 2008. - 648 s).
Перед использованием в качестве модификатора СВМПЭ, базальтовое волокно подвергали измельчению с применением режущей мельницы Fritsch Pulverizette 15 с установленным ситом размерностью 0,25 мм. При этом, длина измельченных (рубленых) волокон соответствовала 30-90 мкм, а - диаметр 8-10 мкм. Использование рубленых волокон позволяет без усложнения технологических операций наполнять и получать полимерные композиционные материалы (ПКМ) на основе СВМПЭ. Before using UHMWPE as a modifier, the basalt fiber was subjected to grinding using a Fritsch Pulverizette 15 cutting mill with a 0.25 mm sieve installed. Moreover, the length of the crushed (chopped) fibers corresponded to 30-90 microns, and the diameter of 8-10 microns. The use of chopped fibers allows filling and receiving polymer composite materials (PCM) based on UHMWPE without complicating technological operations.
Технологический процесс, включает измельчение базальтового волокна с последующим смешением его с порошкообразным сверхвысокомолекулярным The technological process includes the grinding of basalt fiber with its subsequent mixing with powdered ultra-high molecular weight
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) полиэтиленом. Полученная смесь представляет собой исходный материал, из которого прессуют образцы для испытания. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) polyethylene. The resulting mixture is the starting material from which the test specimens are pressed.
Образцы получали горячим прессованием при давлении 10 МПа и температуре 180 С. Samples were obtained by hot pressing at a pressure of 10 MPa and a temperature of 180 C.
Использовались следующие методики определения свойств композита: The following methods were used to determine the properties of the composite:
Относительное удлинение, прочность при растяжении, модуль упругости определяли по ГОСТ 1 1262-80 на испытательной машине «AGS-J» Shumadzu при комнатной температуре и скорости перемещения подвижных захватов 50 мм/мин на лопатках (количество образцов на одно испытание - 5). Relative elongation, tensile strength, and elastic modulus were determined according to GOST 1 1262-80 on a Shumadzu AGS-J testing machine at room temperature and moving grippers of 50 mm / min on blades (the number of samples per test was 5).
Триботехнические характеристики (коэффициент трения, интенсивность массового изнашивания композита) определяли при испытаниях по общепринятым методикам (ГОСТ 11629-75) на машине трения CETR (США). Использовали схему «палец-диск» (образец - столбик с диаметром 10 мм, высотой 20 мм, контртело - стальной вал из стали 45 с твердостью 45-50 HRC и шероховатостью Ra = 0,06-0,07 мкм, нагрузка 150 Н, скорость скольжения - 200 об/мин). Время испытаний - 3 часа. The tribotechnical characteristics (friction coefficient, intensity of mass wear of the composite) were determined during tests using generally accepted methods (GOST 11629-75) on a CETR friction machine (USA). The finger-disk scheme was used (the sample was a column with a diameter of 10 mm, a height of 20 mm, a counterbody - a steel shaft made of steel 45 with a hardness of 45-50 HRC and a roughness of R a = 0.06-0.07 μm, a load of 150 N , sliding speed - 200 rpm). The test time is 3 hours.
Для определения массового износа образцы обрабатывали этиловым спиртом и взвешивали на аналитических весах до и после трения. После обработки этиловым спиртом образцы оставляли на сутки для того, чтобы испарился спирт. To determine the mass wear, the samples were treated with ethanol and weighed on an analytical balance before and after friction. After treatment with ethyl alcohol, the samples were left for a day so that the alcohol evaporated.
Испытание на абразивное изнашивание проводили на машине для испытаний резины на истираемость МИ-2 в соответствии с ГОСТ 426. Антифрикционные измеряли при нагрузке 3,6 кг и скорости скольжения диска 45 об/мин. Использовали абразив Р600. Объемный абразивный износ определяли взвешиванием образцов с последующим вычислением массы через каждые 5 минут. Время испытания 30 мин. В табл. 1 приведены значения физико-механических, триботехнических и абразивных характеристик заявляемой композиции. The abrasion test was carried out on a MI-2 abrasion test machine in accordance with GOST 426. Antifriction was measured at a load of 3.6 kg and a sliding speed of the disk of 45 rpm. Used abrasive P600. Volumetric abrasive wear was determined by weighing the samples, followed by mass calculation every 5 minutes. Test time 30 min. In the table. 1 shows the values of the physico-mechanical, tribotechnical and abrasive characteristics of the claimed composition.
Пример. 95,0 г СВМПЭ и 5,0 г измельченного базальтового волокна смешивают в лопастном смесителе до получения однородной массы. Затем композицию помещают в пресс-форму и прессуют изделие горячим прессованием при давлении 10 МПа и температуре 180°С. Example. 95.0 g of UHMWPE and 5.0 g of ground basalt fiber are mixed in a paddle mixer until a homogeneous mass is obtained. Then the composition is placed in the mold and the product is pressed by hot pressing at a pressure of 10 MPa and a temperature of 180 ° C.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таблица 1. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Table 1.
Антифрикционная полимерная композиция Antifriction polymer composition
- относительное удлинение, σρ . прочность при растяжении Е - модуль упругости, f - коэффициент трения. - elongation, σ ρ . tensile strength E - modulus of elasticity, f - coefficient of friction.
Как видно из табл., наилучшие свойства у композиции с 5-20% базальтового волокна: прочностные свойства заявляемого материала увеличились в 1 ,5 раза, у нее низкий коэффициент трения и низкая интенсивность абразивного изнашивания. As can be seen from the table, the best properties of the composition with 5-20% basalt fiber: the strength properties of the claimed material increased by 1, 5 times, it has a low coefficient of friction and low intensity of abrasive wear.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130447 | 2013-07-02 | ||
| RU2013130447 | 2013-07-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015002568A1 true WO2015002568A1 (en) | 2015-01-08 |
Family
ID=52144038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/001002 Ceased WO2015002568A1 (en) | 2013-07-02 | 2013-11-11 | Lubricating polymer composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015002568A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109776907A (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-21 | 武东生 | The wear-resisting anti-blocking liner plate of tributyl -88 and preparation method |
| CN110452398A (en) * | 2019-08-16 | 2019-11-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | A kind of interface consumes the preparation method of the self lubricating fabric cushion composite of friction heat accumulation under high-speed working condition |
| RU2792879C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-03-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Амосова" | Polymer composite material for structural purposes based on ultra-high molecular weight polyethylene reinforced with basalt fabric |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU787433A1 (en) * | 1977-05-24 | 1980-12-15 | Предприятие П/Я В-8570 | Frictional polymeric composition |
| CN102181089A (en) * | 2011-04-08 | 2011-09-14 | 中国矿业大学 | Basalt fiber filled ultrahigh molecular weight polyethylene composite material and preparation method thereof |
-
2013
- 2013-11-11 WO PCT/RU2013/001002 patent/WO2015002568A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU787433A1 (en) * | 1977-05-24 | 1980-12-15 | Предприятие П/Я В-8570 | Frictional polymeric composition |
| CN102181089A (en) * | 2011-04-08 | 2011-09-14 | 中国矿业大学 | Basalt fiber filled ultrahigh molecular weight polyethylene composite material and preparation method thereof |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109776907A (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-21 | 武东生 | The wear-resisting anti-blocking liner plate of tributyl -88 and preparation method |
| CN110452398A (en) * | 2019-08-16 | 2019-11-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | A kind of interface consumes the preparation method of the self lubricating fabric cushion composite of friction heat accumulation under high-speed working condition |
| CN110452398B (en) * | 2019-08-16 | 2022-02-01 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | Preparation method of self-lubricating fabric liner composite material with interface consumption and heat aggregation under high-speed working condition |
| RU2792879C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-03-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Амосова" | Polymer composite material for structural purposes based on ultra-high molecular weight polyethylene reinforced with basalt fabric |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2381242C2 (en) | Composition wear-resistant material on basis of ultra high molecular polyethylene (uhmpe) | |
| Suresha et al. | Three-body abrasive wear behaviour of carbon and glass fiber reinforced epoxy composites | |
| Suresha et al. | Investigations on the influence of graphite filler on dry sliding wear and abrasive wear behaviour of carbon fabric reinforced epoxy composites | |
| Sudheer et al. | Enhanced mechanical and wear performance of epoxy/glass composites with PTW/graphite hybrid fillers | |
| Maleque et al. | New natural fibre reinforced aluminium composite for automotive brake pad | |
| Li et al. | Particle size effect of PTFE on friction and wear properties of glass fiber reinforced epoxy resin composites | |
| Kumar et al. | Two-body abrasive wear behavior of nylon 6 and glass fiber reinforced (GFR) nylon 6 composite | |
| Prakash et al. | Investigation of tribological properties of biomass developed porous nano activated carbon composites | |
| Tiwari et al. | Comparative performance assessment of cenosphere and barium sulphate based friction composites | |
| Ji et al. | Effects of the shapes and dimensions of mullite whisker on the friction and wear behaviors of resin-based friction materials | |
| Rao et al. | A Review paper on alternate materials for Asbestos brake pads and its characterization | |
| Panda et al. | Comparative potential assessment of solid lubricants on the performance of poly aryl ether ketone (PAEK) composites | |
| Bijwe et al. | Design and development of advanced polymer composites as high performance tribo-materials based on blends of PEK and ABPBI | |
| Bijwe et al. | Development of high performance poly (ether-ketone) composites based on novel processing technique | |
| RU2535216C1 (en) | Antifrictional polymer composition with thermally expanded graphite | |
| Mohapatra et al. | Investigation of mechanical attributes and dynamic mechanical analysis of hybrid polyester composites for automotive applications | |
| WO2015002568A1 (en) | Lubricating polymer composition | |
| Ohlopkova et al. | Studying the properties and structure of polytetrafluoroethylene filled with Belum modified carbon fibers | |
| Puhan et al. | Investigations on performance properties of nano-micro composites based on polyetherketone, short carbon fibers and hexa-boron nitride | |
| RU2567958C2 (en) | Composite material with increased damping properties based on ultra-high molecular polyethylene | |
| Saindane et al. | Dry sliding behavior of carbon-based brake pad materials | |
| Ding et al. | Recovery of polyimide waste film by mechanical method to improve the heat fade resistance of BPR matrix friction composites | |
| Chairman et al. | Three-body abrasive wear behavior of basalt and glass fabric reinforced epoxy composites | |
| RU2688134C1 (en) | Polymer tribotechnical composition based on ultrahigh molecular weight polyethylene and 2-mercaptobenzothiazole | |
| Namessan et al. | Comparative study of the effects of treatment techniques on the thermal and frictional properties of Kenaf (Hibiscus canabinus) fibre reinforced brake pads |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13888901 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13888901 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |