Полимерные композиции с антифрикционными свойствами - Понятие и свойства полимерных композиционных материалов

Современная техника не может обойтись без узлов трения, в которых необходимы низкая сила трения и высокая устойчивость к истиранию. К таким узлам относятся всевозможные подшипники, вкладыши, втулки, шарнирные соединения, шестеренчатые передачи, направляющие и многие другие. Для изготовления таких узлов используют специальные материалы, в качестве которых больше всего подходят специальные антифрикционные сплавы на основе свинца или олова, такие как бронза, баббит. Но эти материалы дороги и не всегда отвечают всем необходимым эксплуатационным и технологическим требованиям. Поэтому имеется необходимость в более широком выборе антифрикционных материалов.

Для этих целей полимеры привлекательны по нескольким причинам:

    - это легкость переработки, - низкий удельный вес, - высокая коррозионная стойкость.

Последнее свойство наиболее важно в узлах, работающих в агрессивных средах и в контакте с пищевыми, фармацевтическими и косметическими продуктами.

Композиции с использованием ПТФЭ (политетрафторэтилен). Благодаря очень низкому коэффициенту трения ПТФЭ является очень привлекательным материалом для использования в подшипниках. Здесь можно выделить два основных направления использования ПТФЭ:

    1 - в качестве основы антифрикционных ПКМ, 2 - в качестве наполнителя антифрикционных ПКМ.

Композиции с матрицей из ПТФЭ. ПТФЭ имеет очень низкую твердость и предел текучести при сдвиге, поэтому его обязательно наполняют асбестовым или стеклянным волокном. Волокна повышают коэффициент трения ПТФЭ, поэтому в композиции вводят графит или дисульфит молибдена. Они могут содержать порошок свинца или бронзы или их смесь, которые в несколько раз повышают износостойкость композиции. Такое действие этих металлов связывают не только с тем, что они отводят тепло от зоны трения, но и, как считают, образуют на трущейся поверхности соединение с высокой износостойкостью. Наиболее широко используемая композиция на основе ПТФЭ состоит из 20% стекловолокна, 20% графита и 20% бронзы.

Композиции, наполненные ПТФЭ. Политетрафторэтиленовыми волокнами или порошком наполняют как термопласты, так и реактопласты. Однако для этого используют только высокотвердые термопласты, такие как полиформальдегид или полиимид и реактопласты. Введение ПТФЭ в термопласты повышает их износостойкость в 3-4 раза, а в реактопласты - в 8-10 раз. Композиции на основе реактопластов (фенолформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганческие композиции) могут содержать дополнительно высокомодульный волокнистый наполнитель, порошок графита или свинца. Предельная рабочая температура такого подшипника определяется рабочей температурой полимерного связующего. Подшипники из этих композиций хорошо работают при высоких нагрузках, но не выдерживают очень высоких скоростей, что связано с их низкой теплопроводностью.

Однако следует отметить недостаток всех композиций, содержащих ПТФЭ - это их неудовлетворительная работа в узлах трения со смазкой. Смазка экранирует непосредственное воздействие трущейся поверхности на фторопласт, и на его поверхности тонкий слой из высокоориентированных волокон не образуется. В результате коэффициент трения таких материалов оказывается такой же, как и без ПТФЭ.

Композиции на основе термопластов. Имеется немало антифрикционных композиций, не содержащих фторопласта. Наиболее широкое применение нашла композиция на основе поликапроамида, наполненного дисульфидом молибдена. Ее главным достоинством является легкость переработки и низкий удельный вес.

Известна также композиция из полиимида, наполненного графитом. Эта композиция устойчиво работает до температуры 150°С. Наполнение полиимида графитом является более эффективным, чем наполнение порошком ПТФЭ. Это обусловлено тем, что ПТФЭ снижает механические характеристики полиимида.

Композиции на основе реактопластов. Использование в качестве связующего для антифрикционных композиций реактопластов позволяет существенно повысить предельные нагрузки и температуру эксплуатации узлов трения. Наиболее известной является композиция на основе фенолформаьдегидного связующего, наполненного асбестом и графитом. Дополнительное введение в эту композицию МоS2 оказалось малоэффективным. Более существенное снижение износа материала наблюдается при его пропитке минеральным маслом. Однако эти композиции плохо выдерживают большие скорости скольжения из-за низкой теплопроводности материала.

Похожие статьи




Полимерные композиции с антифрикционными свойствами - Понятие и свойства полимерных композиционных материалов

Предыдущая | Следующая