RU2559454C1 - Composite polymer antifriction polyamide-based material - Google Patents
Composite polymer antifriction polyamide-based material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559454C1 RU2559454C1 RU2014106134/05A RU2014106134A RU2559454C1 RU 2559454 C1 RU2559454 C1 RU 2559454C1 RU 2014106134/05 A RU2014106134/05 A RU 2014106134/05A RU 2014106134 A RU2014106134 A RU 2014106134A RU 2559454 C1 RU2559454 C1 RU 2559454C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyamide
- carbon fiber
- fiber
- mixture
- composite polymer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида, используемому для изготовления изделий различного трибологического назначения, например подшипников скольжения, применяемых в машиностроении, автомобилестроении, химической и в других отраслях машиностроения, а также для изготовления изделий для тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.The invention relates to the field of engineering, namely to a composite polyamide-based polymer-based antifriction material used for the manufacture of products for various tribological purposes, for example, plain bearings used in mechanical engineering, automotive, chemical and other engineering industries, as well as for the manufacture of products for the brake system passenger or freight rail vehicles, including subway cars operated without the use of lubricant.
Известен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида, содержащий в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном (см. патент РФ №2441787, МПК B61H 13/34, F16C 33/04, 10.02.2012 г.).Known composite polymeric antifriction polymer material based on polyamide containing carbon fiber or a mixture of carbon fiber with glass fiber as a filler (see RF patent No. 2441787, IPC B61H 13/34, F16C 33/04, 02/10/2012).
Однако известный композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида при своем использовании в изделиях трибологического назначения имеет следующие недостатки:However, the known composite polymer antifriction material based on polyamide when used in tribological products has the following disadvantages:
- недостаточный срок службы из-за высокого суммарного износа в паре трения,- insufficient service life due to the high total wear in the friction pair,
- недостаточная стабильность коэффициента трения (0,66-0,72) при трении по материалу контртела из стали 40Х,- insufficient stability of the coefficient of friction (0.66-0.72) during friction on the material of the counterbody made of steel 40X,
- повышенную интенсивность линейного изнашивания при трении по материалу контртела из стали 40Х (5×10-5 мкм/км),- increased intensity of linear wear during friction on the material of the counterbody made of steel 40X (5 × 10 -5 μm / km),
- недостаточным разрушающим напряжением при растяжении (160 МПа).- insufficient tensile stress (160 MPa).
Задачей изобретения является разработка композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида.The objective of the invention is to develop a composite polymer antifriction material based on polyamide.
Техническим результатом является повышение срока службы изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида изделий различного трибологического назначения за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, повышение стабильности коэффициента трения при трении по материалу контртела из стали 40Х, повышение разрушающего напряжения при растяжении, сохранение ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза при одновременном сохранении заданного предела прочности при сжатии, а также низкого коэффициента трения при повышении его стабильности.The technical result is to increase the service life of products of various tribological applications made of the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide due to a significant decrease in the linear wear during friction on polished steel pair from 40X steel, to increase the stability of the coefficient of friction during friction on material of the counterbody from 40X steel, increasing tensile stress, preserving Charpy impact strength on specimens without incision and while maintaining the predetermined compression strength, and low coefficient of friction with an increase in its stability.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида, содержащий в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном, при этом в качестве полиамидной основы материал содержит полиамид или смесь полиамида с 20-40 мас.% поли-ε-капроамида, содержит хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, при этом внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,1 до 100 нм, а их длина от 1 до 70 мкм, при этом в качестве полиамида используют полиамид 6, или Капролон В или Эрталон, содержание стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 3,48 до 10,5 мас.%, при следующем количественном содержании компонентов, мас.%:The technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide containing carbon fiber or a mixture of carbon fiber with glass fiber as a filler, while the material contains a polyamide base or a mixture of polyamide with 20-40 wt. % poly-ε-caproamide, contains randomly arranged carbon nanotubes in the form of single-layer, or multi-layer with the number of layers from 2 to 70 or nested in each other graphite planes inserted into the tube with the number of layers from 2 to 70, while the outer diameter of the carbon nanotubes is selected from 0.1 to 100 nm and their length is from 1 to 70 microns, with polyamide 6 or Caprolon B or Erthalon, the content of fiberglass in its mixture with carbon fiber of the fibrous filler of the composite polymer antifriction material is selected from 3.48 to 10.5 wt.%, With the following quantitative content of components, wt.%:
углеродное волокно или смесьcarbon fiber or mixture
При этом в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна. При этом углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута или рубленой ленты, а стекловолокно используют в виде рубленой нити, при этом длина рубленых жгута или ленты углеродного волокна и рубленой нити стекловолокна выбрана от 1 мм до 48 мм.Moreover, as the carbon fiber of the fibrous filler, the composite polymer antifriction material contains carbon fiber obtained from high molecular weight hydrated cellulose fiber or from polyacrylonitrile fiber. In this case, the carbon fiber of the composite polymer antifriction material is used in the form of a tow, or chopped tow or chopped tape, and the glass fiber is used in the form of chopped thread, while the length of the chopped tow or carbon fiber tape and chopped fiberglass is selected from 1 mm to 48 mm.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида, отличительными являются:Among the essential features that characterize the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide, the following are distinctive:
- содержание в материале в качестве полиамидной основы полиамида или смеси полиамида с 20-40 мас.% поли-ε-капроамида,- the content in the material as a polyamide base of polyamide or a mixture of polyamide with 20-40 wt.% poly-ε-caproamide,
- содержание хаотично расположенных углеродных нанотрубок в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70,- the content of randomly arranged carbon nanotubes in the form of single-layer, or multilayer with the number of layers from 2 to 70 or nested into each other rolled into a tube of graphite planes with the number of layers from 2 to 70,
- выбор внешнего диаметра углеродных нанотрубок от 0,1 до 100 нм, а их длины от 1 до 70 мкм,- the choice of the outer diameter of carbon nanotubes from 0.1 to 100 nm, and their lengths from 1 to 70 microns,
- в качестве полиамида используют полиамид 6, или Капролон В или Эрталон,- as polyamide use polyamide 6, or Caprolon B or Ertalon,
- выбор содержания стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 3,48 до 10,5 мас.%,- the choice of the content of fiberglass in its mixture with carbon fiber fiber filler composite polymer antifriction material selected from 3.48 to 10.5 wt.%,
- выбор следующего количественного содержания компонентов, мас.%:- the choice of the following quantitative content of the components, wt.%:
углеродное волокно или смесьcarbon fiber or mixture
- использование в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала углеродного волокна, полученного из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна,- the use as a carbon fiber of a fibrous filler of a composite polymer antifriction material of a carbon fiber obtained from high molecular weight cellulose hydrate or from polyacrylonitrile fiber,
- использование углеродного волокна композиционного полимерного антифрикционного материала в виде жгута, или рубленого жгута или рубленой ленты, а также использование стекловолокна в виде рубленой нити,- the use of carbon fiber composite polymer antifriction material in the form of a tow, or chopped tow or chopped tape, as well as the use of fiberglass in the form of chopped yarn,
- выбор длины рубленых жгута или ленты углеродного волокна и рубленой нити стекловолокна от 1 мм до 48 мм.- the choice of the length of the chopped tow or carbon fiber tape and chopped fiberglass from 1 mm to 48 mm.
Экспериментальные испытания изготовленных из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида изделий различного трибологического назначения в составе пары трения с контртелом из стали ст. 40Х с твердостью 32-38 HRC, показали их высокую эффективность. Было установлено, что повышен срок службы предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида 16-18%, при этом износ слоя скольжения предложенного материала при трении по полированной стальной паре из стали 40Х составил 1×10-7-7×10-8 мкм/км, сохранена ударная вязкость по Шарпи на образцах без надреза на уровне 45-55,8 кДж/м2, сохранен предел прочности при сжатии на уровне 160-180 МПа и одновременном повышении разрушающего напряжения при растяжении до 174-201 МПа. Одновременно установлено, что предложенный композиционный полимерный антифрикционный материал на основе полиамида имеет коэффициент трения при трении по полированной поверхности контртела из стали 40Х с твердостью 32-38 HRC в пределах 0,11-0,16, при этом достигнуто повышение стабильности коэффициента трения до 0,89-0,92.Experimental tests made of the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide products of various tribological purposes as part of a friction pair with a counterbody made of steel st. 40X with a hardness of 32-38 HRC, showed their high efficiency. It was found that the service life of the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide 16-18% was increased, while the wear of the sliding layer of the proposed material during friction on polished steel pair made of 40X steel was 1 × 10 -7 -7 × 10 -8 μm / km, Charpy impact strength was preserved on specimens without a notch at the level of 45-55.8 kJ / m 2 , the compressive strength was maintained at the level of 160-180 MPa and at the same time the tensile stress at tension was increased to 174-201 MPa. At the same time, it was found that the proposed composite polyamide-based polymer-based antifriction material has a friction coefficient upon friction on the polished surface of a 40X steel counterbody with a hardness of 32-38 HRC in the range 0.11-0.16, while an increase in the stability of the friction coefficient to 0 was achieved. 89-0.92.
В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, использованного для изготовления изделий различного трибологического назначения, а в таблице 2 показаны штатные характеристики изделий трения.Table 1 presents the experimental compositions of the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide used for the manufacture of products for various tribological purposes, and table 2 shows the standard characteristics of the friction products.
В качестве полиамида основы предложенного «Композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида» заявители использовали Капролон только марки РА 6 С по ТУ 6-05-988-87 или ТУ 5.966-13411-83 (при значительном количестве марок Капролона, выпускаемого фирмой НТО «Альвис», ООО «Росизолит» и компанией «БАРТ»), а также использовали Эрталон (ERTALON) марки 6PLA.As the base polyamide of the proposed “Composite polymer antifriction material based on polyamide”, the applicants used only Caprolon grade RA 6 C according to TU 6-05-988-87 or TU 5.966-13411-83 (with a significant number of Caprolon grades manufactured by NTO Alvis ", LLC" Rosizolit "and the company" BART "), and also used Ertalon (ERTALON) brand 6PLA.
Исследования ударной вязкости проводилось на маятниковом копре по методу Шарпи на образцах типа 2 без надреза по ГОСТ 4647-80. Исследование характеристик трения (характеристики трибологии) предложенных втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта проводились на машине трения УМТ 2168.Impact strength studies were carried out on a pendulum head according to the Charpy method on type 2 samples without a notch according to GOST 4647-80. The study of the friction characteristics (tribology characteristics) of the proposed bushings of the linkage brake system of the rail transport was carried out on a friction machine UMT 2168.
Технология изготовления изделий из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида с рабочими поверхностями скольжения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя литье под давлением в литьевой машине изделий заданных геометрических форм.The manufacturing technology of products from the proposed composite polymer antifriction material based on polyamide with sliding surfaces does not require specific technological equipment for its use and includes injection molding of products of specified geometric shapes in an injection molding machine.
Изготовленные из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида детали трения по сравнению с известным композиционным полимерным антифрикционным материалом - прототипом имеют увеличенный эксплуатационный ресурс за счет значительного снижения интенсивности линейного изнашивания рабочего слоя скольжения при трении по полированной стальной паре из стали 40Х, обладают ударной вязкостью по Шарпи на образцах без надреза на уровне 45-55,8 кДж/м2, пределом прочности при сжатии на уровне 160-180 МПа и одновременно повышенным разрушающим напряжением при растяжении до 174-201 МПа. Кроме того, предложенные изделия характеризуются повышенной стабильностью коэффициента трения при трении по материалу контртела из стали 40Х при одновременном сохранении низкого коэффициента трения и предела прочности при сжатии.The friction parts made of the proposed composite polymeric antifriction polymer material based on polyamide as compared to the known composite polymeric antifriction material - prototype have an increased operational life due to a significant decrease in the intensity of linear wear of the sliding layer during friction on polished steel pair made of 40X steel, and have impact strength Charpy on samples without a notch at a level of 45-55.8 kJ / m 2 , tensile strength at compression at a level of 160-180 MPa and one temporarily increased tensile stress at 174-201 MPa. In addition, the proposed products are characterized by increased stability of the coefficient of friction during friction on the material of the counterbody made of steel 40X while maintaining a low coefficient of friction and tensile strength in compression.
Claims (3)
углеродное волокно или смесь
carbon fiber or mixture
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106134/05A RU2559454C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composite polymer antifriction polyamide-based material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014106134/05A RU2559454C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composite polymer antifriction polyamide-based material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2559454C1 true RU2559454C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014106134/05A RU2559454C1 (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Composite polymer antifriction polyamide-based material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559454C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616028C1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-04-12 | Сергей Васильевич Моторин | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material |
RU2744404C1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-03-09 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer material based on polyarylene ether ketone |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3756982A (en) * | 1969-10-23 | 1973-09-04 | V Shitikov | Antifriction polymer materials and method of producing same |
RU2270844C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Белкард" | Composite abrasive-resistant tribotechnical material |
RU2376327C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-12-20 | Борис Моисеевич Гинзбург | Antifriction composite material |
CA2770997A1 (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Ramesh Sivarajan | Solvent-based and water-based carbon nanotube inks with removable additives |
WO2011078527A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Korea University Research And Business Foundation | Carbon nanotube-nanofiber composite structure |
RU2441787C1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая Компания "Профит Центр Плюс" | Bush for lever brake system of rail transport |
RU2482342C1 (en) * | 2011-11-29 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Балаково Карбон Продакшн" | Sleeve of braking leverage system of rail transport |
-
2014
- 2014-02-19 RU RU2014106134/05A patent/RU2559454C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3756982A (en) * | 1969-10-23 | 1973-09-04 | V Shitikov | Antifriction polymer materials and method of producing same |
RU2270844C1 (en) * | 2004-09-09 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Белкард" | Composite abrasive-resistant tribotechnical material |
RU2376327C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-12-20 | Борис Моисеевич Гинзбург | Antifriction composite material |
CA2770997A1 (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Ramesh Sivarajan | Solvent-based and water-based carbon nanotube inks with removable additives |
WO2011078527A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-30 | Korea University Research And Business Foundation | Carbon nanotube-nanofiber composite structure |
RU2441787C1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая Компания "Профит Центр Плюс" | Bush for lever brake system of rail transport |
RU2482342C1 (en) * | 2011-11-29 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Балаково Карбон Продакшн" | Sleeve of braking leverage system of rail transport |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616028C1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-04-12 | Сергей Васильевич Моторин | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material |
RU2744404C1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-03-09 | Сергей Васильевич Моторин | Composite polymer material based on polyarylene ether ketone |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2499921C1 (en) | Sleeve of braking leverage system of rail transport | |
RU2559454C1 (en) | Composite polymer antifriction polyamide-based material | |
RU2616113C1 (en) | Sleeve of the rail transport brake lever system | |
RU2441787C1 (en) | Bush for lever brake system of rail transport | |
RU2522106C1 (en) | Polyamide-based composite polymer antifriction material | |
Gupta et al. | Mechanical and water absorption properties of hybrid sisal/glass fibre reinforced epoxy composite | |
RU2711046C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
RU2482342C1 (en) | Sleeve of braking leverage system of rail transport | |
RU2767386C1 (en) | Absorber support ring | |
RU2711045C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
Sayer et al. | Impact behavior of hybrid composite plates | |
Cai et al. | Polyacrylate and Carboxylic Multi-Walled Carbon Nanotube-Strengthened Aramid Fabrics as Flexible Puncture-Resistant Composites for Anti-Stabbing Applications | |
RU2711044C1 (en) | Rail lever braking system bushing | |
Peng et al. | Enhancement of mechanical and tribological properties in ring‐opening metathesis polymerization functionalized molybdenum disulfide/polydicyclopentadiene nanocomposites | |
RU2616028C1 (en) | Polyphenylene sulfide-based composite polymer antifriction material | |
Shekar et al. | Processing, structure and flexural strength of CNT and carbon fibre reinforced, epoxy-matrix hybrid composite | |
Ahmed et al. | Reinforcing effect of polyurethane sizing on properties of acrylonitrile–butadiene–styrene composites involving short carbon fiber | |
RU2771634C1 (en) | Gasket for thrust bearing seat of over-spring beam of trolley of freight and passenger car and subway car, made of composite polymer antifriction material based on polyamide | |
EP3670578A1 (en) | Polyamide moulding material for extrusion blow molding | |
RU2595135C1 (en) | Friction insert of absorbing apparatus of railway and metro car automatic coupler made of composite polymer antifriction material | |
Kim et al. | Effect of carbon nanotube addition on the wear behavior of basalt/epoxy woven composites | |
CN109796755B (en) | Surface fatigue wear resistant thermoplastic polyamide composite material and preparation method thereof | |
KR100310815B1 (en) | High strength polyamide fiber | |
Eremin et al. | Evaluation of tensile fatigue behavior of carbon fiber reinforced polymer modified by single‐wall carbon nanotubes | |
RU2744404C1 (en) | Composite polymer material based on polyarylene ether ketone |