способ получения фрикционных полимерных материалов

Формула изобретения

Способ получения фрикционных полимерных материалов, включающий процесс обработки бутадиеновых или бутадиен-нитрильных каучуков на пластификационном оборудовании с последующим их смешением с вулканизирующей добавкой, эпоксидным компонентом и волокнистым наполнителем в сочетании с мелкодисперсным минеральным или металлическим порошком, отличающийся тем, что в качестве вулканизирующей добавки применяют органические перекиси (А) в виде смесей с порошком (Б) и твердой фенолоформальдегидной смолой (В) в соотношении А:Б:В от 2:96:2 до 8:70:22 и водорастворимый эпоксидный компонент, представляющий собой продукт взаимодействия диановой смолы с гликолем и алифатической эпоксидной смолой, вводят в виде пропитки, нанесенной из водного раствора смолы на волокнистый наполнитель, с последующей сушкой для удаления воды, при содержании смолы в волокнистом наполнителе от 4 до 30% в пересчете на сухой продукт, при этом материал содержит, мас.ч.:

каучук	100
вулканизирующая добавка	30-100
пропитанный волокнистый материал	20-120

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фрикционных полимерных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок железнодорожных вагонов и локомотивов, для автотранспорта, подъемных кранов, конструкционных изделий в машиностроении и др. изделий.

Известны фрикционные полимерные материалы и способы их получения на основе бутадиеновых каучуков, содержащих вулканизирующие добавки типа серы, тиурама и других серосодержащих веществ, включающих минеральные порошки, неорганические волокна и металлическую стружку (см. Энциклопедия полимеров, т.3, изд. «Советская энциклопедия», М., 1977, стр.786-788). Аналог 1.

Недостатками такого способа и материала являются низкие прочностные показатели материала в связи с плохой адгезией полимера к волокнам, разрушение волокон в процессе смешения компонентов, образование волокнистой пыли, опасной для здоровья персонала, и недостаточно высокие антифрикционные свойства. Авторами также установлено, что серосодержащие тормозные колодки при эксплуатации вызывают диффузию серы в поверхность стального колеса с последующим взаимодействием ее с легирующими металлами, что приводит к ускоренному разрушению поверхности металла.

Известны также способы получения резинотехнических изделий на основе бутадиеновых каучуков с использованием вулканизирующих добавок, не содержащих серу, - фенолоформальдегидных смол и перекисей (см. Энциклопедия полимеров, т.1, изд. «Советская энциклопедия», М., 1977, стр.543). Аналог 2.

Однако замена серосодержащих компонентов на фенолоформальдегидные смолы или перекиси устраняет лишь один из перечисленных недостатков Аналога 1, т.е. устранение диффузионного воздействия серы, сохраняя остальные.

Ближайшим прототипом заявляемого решения является способ получения фрикционного полимерного материала путем обработки на пластикационном оборудовании (вальцах или резиносмесителе) каучуков с эпоксидным компонентом с последующим смешением с вулканизирующими добавками и наполнителями, волокнистым и порошковым (см. RU 2.175.335 С2, от 24.04.1999 г.).

Этот способ позволяет повысить прочностные показатели, например прочность при растяжении в 4 раза. Но он не устраняет диффузию серы в соприкасаемую с получаемым материалом стальную поверхность.

Целью заявляемого изобретения является существенное повышение прочностных показателей фрикционных полимерных материалов с одновременным устранением диффузионного проникновения серы в стальную поверхность соприкасаемого изделия, а также повышение безопасности труда в процессе смешения компонентов на пластификационном оборудовании - вальцах, резиносмесителях и др.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа в качестве вулканизирующей добавки применяют органические перекиси (А) в виде смесей с порошком (Б) и твердой фенолоформальдегидной смолой (В) в соотношении А:Б:В от 2:96:2 до 8:70:22 и водорастворимый эпоксидный компонент, представляющий собой продукт взаимодействия диановой смолы с гликолем и алифатической эпоксидной смолой, вводят в виде пропитки, нанесенной из водного раствора смолы на волокнистый наполнитель с последующей сушкой для удаления воды, при содержании смолы в волокнистом наполнителе от 4% до 30% в пересчете на сухой продукт, при этом материал содержит в мас.ч.:

Каучук	100
Вулканизирующая добавка	30÷100
Пропитанный волокнистый материал	20÷120

Пример 1

Приготовление вулканизирующей добавки

В лопастной Z-образный смеситель загружают 83 мас.ч. минерального порошка, состоящего из смеси глинозема (ГОСТ 30558), графита кристаллического (ГОСТ 5279), концентрата баритового (ГОСТ 4682) и крошки диатомитовой обожженной (ТУ 5761-003-25310144-99) в соотношении 1:1:1:1, затем по очереди загружают 11 мас.ч. фенилоформальдегидной смолы марки резол-300 (ГОСТ 10759-85) в молотом виде и 6 мас.ч. перекиси бензола (ГОСТ 14888-88). Порошковую смесь перемешивают в течение 30 мин и затаривают.

Приготовление волокнистого наполнителя

Приготовление предварительно пропитанного волокнистого наполнителя

В лопастной смеситель загружается 60 мас.ч. рубленого стекловолокна с диаметром волокон 13 микрон (К) одновременно с 50% водным раствором воднодисперсионной эпоксидной смолы ЭТАЛ АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06), представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической эпоксидных смол с полиэтиленгликолем (Л), при соотношении К:Л=78:22 при пересчете на сухой компонент Л. После перемешивания в течение 15 мин пропитанное волокно поступает в сушилку для удаления воды при 100°С. Сухое пропитанное волокно представляет собой эластичную волокнистую массу без запаха, не пылящую, не токсичную, легко распадающуюся при незначительном разрывном усилии. Поскольку смола не содержит отвердителя, срок хранения пропитанного ею волокна практически не ограничивается (проверено свыше 2-х лет) и поэтому оно сможет быть заготовлено заранее.

Получение фрикционного полимерного материала

В резиносмеситель типа РСВД 140-20 загружается 100 мас.ч. бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924), 65 мас.ч. вулканизирующей добавки (порошковой смеси) и 60 мас.ч. пропитанного водорастворимой эпоксидной смолой просушенного стекловолокна. Перемешивание осуществляют при 80°С в течение 25 мин. По окончании изготовления смеси открывается нижний затвор резиносмесителя, масса выгружается и далее направляется для изготовления изделий (тормозных колодок) при температуре 160°С в течение 15 мин с последующей термообработкой в термостате в течение 30 мин.

Примеры 2÷6 осуществляют аналогично примеру 1, но с применением компонентов и параметров в соответствии с таблицей 1.

Свойства материала, получаемого по примерам 1÷6, приведены в таблице 2. Данные указанной таблицы указывают значительные преимущества заявляемого способа, особенного по прочностным показателям.