Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ФРИКЦИОННОГО ПРЕСС-МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области получения фрикционных пресс-материалов на основе водно-эмульсионных и водно-спиртовых фенолоформальдегидных смол, содержащих в качестве наполнителя неорганическое волокно и минеральный порошок, и может быть использовано при изготовлении тормозных накладок, дисков сцепления, а также при изготовлении высокопрочных конструкционных материалов для машиностроения, электротехники и других целей.

Известен фрикционный материал и способ его получения путем смешения фенолоформальдегидных смол с минеральными волокнами и минеральными порошками с использованием «технологической жидкости», например ацетона с последующей сушкой массы при Т=60÷80°С (см. Решение о выдаче патента России по заявке 2005.106961/04 (008436) от 10.03.2005 г.). Недостатками такого решения являются крайне низкие прочностные показатели по сравнению с другими армированными пластиками, т.е. при таком способе не реализуется возможность повысить прочность при сжатии и ударную вязкость материала в десятки раз, что характерно для композитов, содержащих стеклянное или базальтовое волокно.

Даже фенолоформальдегидные пресс-порошки, наполненные только древесной мукой или минеральным порошком, имеют величину разрушающего напряжения при сжатии в 2 раза выше, чем у аналога.

Кроме того, использование растворителей типа ацетона ухудшают условия труда и экологическую обстановку.

Ближайшим прототипом заявляемого решения является композиция и способ получения фрикционного пресс-материла на основе водно-эмульсионных или водно-спиртовых фенолоформальдегидных смол с введением модифицирующей добавки на основе продукта взаимодействия борного ангидрида и эпоксидированного фенолоформальдегидного конденсата, полученного в среде этилцеллозольва (см. Патент РФ №2280654 от 28 марта 2005 г.).

Фрикционный пресс-материал, получаемый по указанному патенту, превышает по прочностным показателям все известные материалы такого типа.

Однако и при изготовлении такого пресс-материала также недостаточно реализуется армирующий эффект сравнительно дорогих стеклянного и базальтового волокон. Кроме того, в процессе получения модифицирующей добавки используется органический растворитель.

Технической задачей заявляемого изобретения является многократное повышение прочностных свойств фрикционного пресс-материала на основе фенолоформальдегидных смол и исключение органических растворителей из процесса его получения.

Поставленная задача решается за счет получения водорастворимого эпоксидного модификатора путем взаимодействия жидкой эпоксидной диановой смолы с М.М.=340÷600 (А) с полиэтиленгликолем с М.М. 350÷3600 (Б) и технической смесью диоксановых спиртов (В) при соотношении А:Б:В от 60:25:15 до 90:5:5 в присутствии катализатора - третичного амина в количестве 0,1÷3% от веса (А+Б+В) при температуре 60÷90°С и постоянном перемешивании в течение 1÷3 часа с последующим введением 20÷80% водного раствора модификатора и смазки в состав водно-эмульсионной или водно-спиртовой фенолоформальдегидной смолы путем перемешивания без подогрева в цеховых условиях до гомогенного состояния с дальнейшим перемешиванием наполнителей и сушкой для удаления воды до остатка не более 3%, с последующим таблетированием и прессованием при 140-180°С, удельном давлением 10-23 МПа, выдержке 1-3 мин на 1 мм толщины пресс-изделия, при этом пресс-материал содержит (мас.ч.):

Пример 1.

Получение модификатора

В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают 100 мас.ч. смеси эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 с М.М. 400 (А), полиэтиленгликоля с М.М. 2000 (Б) и технической смеси диоксановых спиртов марки Т-66, представляющей собой смесь трех изомеров 4-метил-4-(2 гидроксиэтил)-1,3 диоксана, 4,4'-диметил-5 гидроксиметил-1,3 диоксана, 5-(2-гидрокси-2 пропил)-1,3 диоксана в разных соотношениях (описаны в А.С. СССР №597696, 1976 г.) (В) в соотношении А:Б:В=25:15:10. Смесь перемешивают в течение 2-х часов при температуре 75°С. При этом происходит взаимодействие компонентов и образуется сополимер, легко растворимый в воде. К полученному продукту взаимодействия добавляют 200 мас.ч. дистиллированной воды и перемешивают до получения гомогенного раствора.

Получение пресс-материала

В лопастной смеситель загружают 100 мас.ч. (на сухую массу) водно-эмульсионной фенолоформальдегидной смолы - бакелит жидкий марки БЖ-1, после чего добавляют 60 мас.ч. (на сухой продукт) 50% водного раствора модификатора и перемешивают в течение 15 мин. Далее постепенно вводят 170 мас.ч. рубленого стекловолокна из бесщелочного стекла диаметром 13 микрон и после перемешивания добавляют 50 мас.ч. минерального порошка - каолина и 4,5 мас.ч. смазки - стеарата цинка и перемешивают до получения однородной массы.

Полученную массу отжимают для удаления избытка воды, затем подвергают сушке в вакуумно-сушильных шкафах в течение 60 мин при 80°С. После этого материал таблетируют при температуре 40°С, а затем прессуют в изделия при 150°С, удельном давлении 15 МПа и выдержке 1 мин/мм толщины.

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров и компонентов в соответствии с таблицей 1.

Свойства полученного по заявляемому способу фрикционного пресс-материала в сравнении с прототипом и аналогом приведены в таблице 2, из которой видны существенные преимущества заявляемого пресс-материала, особенно по показателю ударной вязкости.