×
22.11.2019
219.017.e52e

Композиционный конструкционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, оксида цинка, 2-меркаптобензотиазола и серы

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области полимерного материаловедения и может быть использовано в качестве конструкционного композитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Описан композиционный конструкционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), содержащий модификатор, в котором в качестве модификаторов содержит оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол и серу, при следующем соотношении компонентов, мас. %: СВМПЭ 91,0-98,5, оксид цинка 0,5-2,0, 2-меркаптобензотиазол 0,5-2,0, сера 0,5-5,0. Технический результат: расширение ассортимента полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе СВМПЭ. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области полимерного материаловедения и может быть использовано в качестве конструкционного композитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) для изготовления изделий конструкционного назначения, эксплуатирующихся в условиях воздействия агрессивных сред (нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей и др.), а также, в качестве футеровочного материала, применяемого для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования.

К большинству современных функциональных и конструкционных материалов на основе полимерных матриц, кроме стандартных физико-механических, износостойких, теплофизических характеристик, предъявляют комплекс требований и по стойкости к действию агрессивных сред, в частности, масел.

Известен полимерный композит конструкционного назначения на основе СВМПЭ с молекулярной массой 4⋅106 г/моль (см. RU №2674019, кл. C08J 5/16, C08L 23/06, C08L 51/06, C08K 3/04, C08K 7/06, опубл. 04.12.2018), содержащий сополимер этилена высокой плотности с привитым винилтриметоксисиланом (HDPE-g-VTMS) или сополимер этилена высокой плотности с привитым малеиновым ангидридом (HDPE-g-SMA) в виде молотого гранулята с размером частиц 160-250 мкм и армирующие углеродные волокна, имеющие диаметр 7,5-15,0 мкм и длину 75-200 мкм. Материал предназначен для получения антифрикционных изделий в узлах трения в машиностроении и медицине с применением аддитивных технологий.

При этом, полученный композит характеризуется относительно низкими прочностью при растяжении и модулю упругости, а материал отличается высокой стоимостью.

Известен полимерный композит (см. RU №2625454, кл. C08L 23/06, C08K 3/04, C08K 7/04, C08J 5/16, B82Y 30/00, опубл. 14.07.2017), состоящий из СВМПЭ с молекулярной массой 5⋅106 г/моль и наполнителя, в качестве которого используют многостенные углеродные нанотрубки длиной не менее 2 мкм, представленные разными диаметрами (4-15 нм). Полученный материал отличается равномерным распределением наполнителя в объеме полимерной матрицы и ориентированной структурой полимерной матрицы и предназначен для изготовления триботехнических изделий, таких как подшипники скольжения, втулки, применяемые в слабо- и средненагруженных узлах трения, в том числе в эндопротезах коленных и тазобедренных суставов в качестве полимерного вкладыша.

Однако, известные материалы характерны невысокой устойчивостью к ударным нагрузкам, а также, относительно низкими прочностью, модулю упругости и отличаются высокой стоимостью.

В композиции по патенту RU №2476461 (кл. C08L 23/06, C08K 3/22, B82B 1/00, опубл. 27.02.2013) в механоактивированный СВМПЭ добавляют модификатор оксид алюминия, представленный в виде модификации корунд двух фракций - размером 0,1 мм и размером 0,3 мм в соотношении 1:2 и в общем количестве 18% от массы СВМПЭ. Аналог выбран в качестве прототипа.

К недостаткам материала следует отнести высокую стоимость наполнителя (Аl2О3) и сложный технологический процесс изготовления.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в разработке конструкционного композиционного материала для изготовления деталей, использующихся в условиях влияния химически агрессивных сред (нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей и др.) и защиты от ударных, истирающих и налипающих воздействий.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в расширении ассортимента полимерных композиционных материалов конструкционного назначения на основе СВМПЭ за счет повышения прочности и надежности деталей, уменьшении интенсивности массового изнашивания материала.

Для решения поставленной задачи композиционный конструкционный материал на основе СВМПЭ, содержащий модификатор, отличается тем, что в качестве модификаторов содержит оксид цинка, 2-меркаптобензотиазол и серу при следующем соотношении компонентов, мас. %: СВМПЭ - 91,0-98,5; оксид цинка - 0,5-2,0; 2-меркаптобензотиазол - 0,5-2,0; сера - 0,5-5,0.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с известными признаками свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, увеличение прочности исходного материала новой полимерной композиции в 1,5 раза, повышение надежности деталей машин, в частности, футеровок для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования, изделий конструкционного назначения, работающих в среде нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей.

Из уровня техники также известны исследования взаимодействия каучука с меркаптобензотиазолом (ускоритель вулканизации) и серой (вулканизующий агент) и оксидом цинка, способствующего интенсификации взаимодействия серы с макромолекулами каучука (см. Корнев А.Е. Технология эластомерных материалов / А.Е. Корнев, А.М. Буканов, О.Н. Шевердяев. - Истек, 2009. - 472 с.), влияния 2-меркаптобензотиазола и тетраметилтиурамдисульфида на взаимодействие серы с полиэтиленом (см. Догадкин Б.А. Взаимодействие полиэтилена с серой в присутствии меркаптобензотиазола и тетраметилтиурамдисульфида / Б.А. Догадкин, А.А. Донцов // Высокомолекулярные соединения. - 1963. - №. 1. - С. 1107-1117). При этом было установлено, что 2-меркаптобензотиазол вступает в реакцию с серой с образованием большого количества серосодержащих радикалов, а добавление оксида цинка совместно с серой и 2-меркаптобензотиазола приводит к увеличению степени сшивания и общей скорости реакций между макромолекулами каучука с серой.

Заявляемая композиция состоит из полимерной матрицы на основе СВМПЭ и наполнителей - оксида цинка, 2-меркаптобензотиазола (2-МБТ) и серы, добавляемых в качестве модификаторов.

Сущность изобретения состоит в следующем: в СВМПЭ вводятся оксид цинка, 2-МБТ, сера в количестве от 0,5 до 5 мас. %. При этом наблюдается повышение прочности материала в 1,5 раза в зависимости от концентрации наполнителей. Введение модификаторов в СВМПЭ позволяет увеличить прочность материала.

Разработанный композиционный материал применим для изготовления конструкционных изделий, работающих в среде нефти, масел, смазок, топлива, кислот и щелочей; в качестве футеровочного материала, применяемых для облицовки горно-обогатительного и горнодобывающего оборудования.

Для изготовления композитов используют СВМПЭ, например, марки Ticona GUR-4022 (Celanese, Китай), с молекулярной массой 5,3×106 г/моль, со средним размером частиц 145 мкм и плотностью 0,93 г/см3. В качестве модификатора СВМПЭ используют серу (ТУ 6-09-4012-75), оксид цинка (ТУ 6-09-4012-75) и 2-МБТ (ТУ 6-09-4012-75), который применяется в качестве кислотного ускорителя вулканизации, придающий резинам стойкость к старению.

В рамках исследования использовались следующие соотношения компонентов (см. таблицу 1): оксид цинка - 0,5; 1; 2; 5 мас. %, 2-МБТ - 0,5;1; 2; 5 мас. %, сера - 0,5; 1; 2; 5 мас. %, СВМПЭ - 85; 88; 91; 94; 97; 98,5 мас. %.

Изготовление композитов из СВМПЭ проводят методом горячего прессования по стандартной технологии, а именно, прессованием при температуре 175°С, давлении 10 МПа и выдержке 20 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры. Порошки СВМПЭ и 2-МБТ смешивают в лопастном смесителе в сухом виде со скоростью вращения перемешивающих устройств 1200 об/мин.

Использование оксида цинка, серы, 2-МБТ позволяет без усложнения технологических операций получать полимерные композиционные материалы на основе СВМПЭ с повышенными прочностными свойствами.

Физико-механические свойства композитов исследовали на разрывной машине AGS-J (Shimadzu, Япония) согласно ГОСТ 11262-80 при скорости движения подвижных захватов 50 мм/мин. Модуль упругости при растяжении определяли согласно ГОСТ 9550-2014, триботехнические характеристики - на трибомашине UMT-3 (CETR, США).

Коэффициент трения определяли согласно ГОСТ 11629-2017. Схема трения «палец - диск». Образцы с диаметром 10,00±0,02 мм. Контртело - стальной диск из стали 45 с твердостью 45-50 HRC, шероховатость Rа = 0,06-0,08 мкм. Удельная нагрузка - 1,9 МПа, линейная скорость скольжения - 0,5 м/с. Время испытания 3 ч.

В таблице 2 приведены полученные значения физико-механических и триботехнических характеристик заявляемой композиции.

Полученные результаты исследования показывают, что наилучшими прочностными свойствами при растяжении обладает композиция СВМПЭ с содержанием серы в количестве 1 мас. %, оксида цинка - 1 мас. % и 2-МБТ - 1 мас. %: у заявляемой композиции прочность при растяжении на 25% больше, чем у ближайшего аналога, а по сравнению с исходным СВМПЭ прочность при растяжении увеличилось на 53%.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 56.
13.01.2017
№217.015.8b6f

Способ повышения психофизиологического состояния организма спортсменов массовых видов спорта

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу повышения психофизиологического состояния организма спортсменов массовых видов спорта. Способ заключается в поэтапном приеме поликомпонентных биопрепаратов. Биопрепарат на основе слоевищ лишайников рода Cladonia и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604126
Дата охранного документа: 10.12.2016
19.01.2018
№218.016.0cec

Способ получения полимерных композиций на основе политетрафторэтилена, содержащих минеральный наполнитель

Изобретение относится к способу получения композиционных полимерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей. Способ получения полимерных композиций на основе политетрафторэтилена включает предварительное диспергирование минерального наполнителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632843
Дата охранного документа: 10.10.2017
19.01.2018
№218.016.0d28

Способ формирования заряда взрывчатого вещества в скважине

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при взрывной скважинной отбойке горных пород на открытых горных работах. Заряжание скважин производят с рассредоточением зарядов на основные и промежуточные. При этом основной заряд размещают на дне скважины в четырех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632987
Дата охранного документа: 11.10.2017
20.01.2018
№218.016.0f99

Способ бромирования поверхности порошка свмпэ

Изобретение относится к способу бромирования поверхности порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Способ включает приготовление раствора галогена в низкокипящем органическом растворителе с последующим бромированием поверхности СВМПЭ с использованием ультрафиолетового излучения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633523
Дата охранного документа: 13.10.2017
10.05.2018
№218.016.387f

Способ ведения буровзрывных работ в трещиноватых породах

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к ведению буровзрывных работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в условиях трещиноватых пород криолитозоны Севера. Буровзрывные работы в трещиноватых породах ведутся рассредоточенными зарядами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646887
Дата охранного документа: 12.03.2018
10.05.2018
№218.016.3e72

Способ днк-диагностики врожденной формы катаракты (ctrct18)

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской генетике и офтальмологии, и предназначено для ДНК-диагностики врожденной формы катаракты. Из периферической крови выделяют ДНК. Проводят амплификацию фрагментов ДНК с помощью специфических пар олигонуклеотидных праймеров и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648464
Дата охранного документа: 26.03.2018
10.05.2018
№218.016.458a

Способ криогенного концентрирования радона

Изобретение относится к способу криогенного концентрирования радона. Способ включает охлаждение выделяемого из эманирующего радиоактивного источника газообразного радона до отрицательных температур с использованием установки, содержащей теплоизолированную емкость с заливным патрубком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650177
Дата охранного документа: 11.04.2018
10.05.2018
№218.016.489d

Способ лапароскопической резекции образования почки с суперселективной баллонной эмболизацией почечной артерии

Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии, урологии, хирургии. Непосредственно перед лапароскопической операцией под рентген-контролем выполняют селективную почечную артериографию. При этом в артерию, питающую сегмент почки с опухолью, заводят коронарный баллон и раздувают до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651055
Дата охранного документа: 18.04.2018
10.05.2018
№218.016.4a39

Способ отработки глубоких горизонтов карьера

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и создано применительно к отработке глубоких горизонтов карьеров с применением автомобильного транспорта. Техническим результатом является повышение эффективности отработки глубоких горизонтов карьера. Отработку глубоких горизонтов карьера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651484
Дата охранного документа: 20.04.2018
10.05.2018
№218.016.4ebb

Способ криогенной обработки семян растений

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ криогенной обработки семян растений, включающий охлаждение семян до отрицательных температур и последующее их хранение или отогрев перед посевом при температуре 25-35°С. Предварительно упакованные в хлопчатобумажные мешочки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650888
Дата охранного документа: 18.04.2018
Показаны записи 1-10 из 19.
10.06.2013
№216.012.485f

Полимерная композиция триботехнического назначения

Изобретение относится к полимерным композитным антифрикционным материалам. Полимерная композиция содержит политетрафторэтилен, синтетическую шпинель магния с удельной поверхностью 170-200 м/г и механоактивированный серпентинит. Изобретение позволяет повысить долговечность и работоспособность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484107
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.12.2014
№216.013.0ed7

Антифрикционная полимерная композиция с терморасширенным графитом

Изобретение относится к антифрикционной полимерной композиции на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, в частности, для изготовления подшипников скольжения в подвижных узлах трения машин и механизмов. Композиция содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен и неорганический модификатор, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535216
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.06.2015
№216.013.506f

Полимерный материал с улучшенными прочностными свойствами

Изобретение относится к получению полимерного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, который может быть использован для изготовления различных деталей узлов трения машин и механизмов, для футеровки поверхностей оборудования, а также для производства искусственных катков....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552112
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.52e7

Базальтофторопластовый композиционный материал триботехнического назначения

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, торцевых уплотнений и других материалов узлов трения. Композиционный материал выполнен из модифицированной полимерной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552744
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2016
№216.015.45ab

Способ получения композиций из полимера и наноразмерных наполнителей

Изобретение относится к способу получения композиции из полимера и наноразмерных наполнителей, используемой в технологиях получения полимерных композиционных материалов широкого спектра применения. Способ включает введение и смешивание наноразмерных наполнителей с полимером и сушку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586979
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.b867

Поверхностно-модифицированный композиционный материал

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению изделий из резин на основе бутадиен-нитрильного каучука с покрытием из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Поверхностномодифицированный композиционный материал, состоящий из двух слоев, первый из которых выполнен на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615416
Дата охранного документа: 04.04.2017
19.01.2018
№218.016.0cec

Способ получения полимерных композиций на основе политетрафторэтилена, содержащих минеральный наполнитель

Изобретение относится к способу получения композиционных полимерных материалов, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных деталей. Способ получения полимерных композиций на основе политетрафторэтилена включает предварительное диспергирование минерального наполнителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632843
Дата охранного документа: 10.10.2017
20.01.2018
№218.016.0f99

Способ бромирования поверхности порошка свмпэ

Изобретение относится к способу бромирования поверхности порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Способ включает приготовление раствора галогена в низкокипящем органическом растворителе с последующим бромированием поверхности СВМПЭ с использованием ультрафиолетового излучения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633523
Дата охранного документа: 13.10.2017
13.02.2018
№218.016.21b8

Способ нанесения защитной пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на резину

Изобретение относится к области разработки резино-технических изделий, которые могут быть использованы в качестве подвижных уплотнений, работающих в различных углеводородных средах. Способ осуществляется путем нанесения защитной пленки из полимера на поверхность резины, причем в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641816
Дата охранного документа: 22.01.2018
17.08.2018
№218.016.7bb7

Полимерный материал триботехнического назначения

Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к разработке полимерных композитов триботехнического назначения, которые могут быть использованы для изготовления подшипников скольжения и других элементов узлов трения, эксплуатируемых в условиях средних нагрузок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664129
Дата охранного документа: 15.08.2018
+ добавить свой РИД