← Вернуться назад

Новая эффективная антифрикционная добавка для резин

Ключевые слова: модифицирующая добавка MSi-F, СКТВ-1, СКЭПТ-50, антифрикционные свойства.

Разработана модифицирующая добавка MSi-F, которая представляет собой многокомпонентную силиконовую добавку содержащую фторопласт (тефлон), предназначенная для улучшения антифрикционных и технологических свойств резин на основе силоксановых и карбоцепных каучуков, лакокрасочных покрытий. Проведено сравнительное исследование влияния модифицирующей добавки MSi-F на эксплуатационные и антифрикционные свойства резин на основе силоксанового каучука СКТВ-1 и этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-50. Установлено, что модифицирующая добавка MSi-F, благодаря своим улучшенным свойствам, выполняет функции антифрикционной добавки и пластификатора и может быть применена в резинах, используемых во многих областях промышленности (машиностроение, приборостроение, автомобилестроение), а  главное – благодаря своей демократичной цене модифицирующая добавка MSi-F может существенно сократить расходы производства.

В настоящее время весьма жестко и придирчиво выбираются материалы для изготовления изделий, работающих в условиях трения. Для того чтобы максимально удовлетворить эксплуатационные требования используют в основном полимерные композиционные материалы, состоящие из полимерной матрицы, модифицирующих добавок и упрочняющих наполнителей. 

Следует сказать, что одному и тому же полимеру, используемому в качестве матрицы, в зависимости от добавок, составляющих окончательную композицию, можно придавать как фрикционные, так и антифрикционные свойства [1].

При введении в полимеры антифрикционных добавок(графит, сажа, дисульфид молибдена) или некоторых других полимеров (например, фторопласта) получают материалы, обладающие по сравнению с ненаполненными повышенной износостойкостью и меньшим коэффициентом трения в широком интервале температур [2].

С целью улучшения антифрикционных и технологических свойств резин на основе силоксановых и карбоцепных каучуков, лакокрасочных покрытий  была разработана модифицирующая добавка MSi-F, которая представляет собой многокомпонентную силиконовую добавку содержащую фторопласт (тефлон).

ООО «Весто» совместно с ФГБОУ ВПО «КНИТУ» и  турецкой фирмой ECE Ychtink была разработана добавка MSi-F, которая представляет собой многокомпонентную силиконовую добавку произведенную из деструктанта, полученного путем переработки отходов силиконовых резин и изделий из них по технологии защищенной патентом №2412219 выданный фирме ООО «Весто». Добавка содержит фторопласт (тефлон) введенный по специально разработанной технологии. Она предназначена для улучшения свойств лакокрасочных и строительных материалов, применяемых для окрашивания и обработки корпусов яхт, лодок и прочих водных судов. Добавка препятствует обрастанию обработанной поверхности микроорганизмами, защищает поверхность от отрицательного воздействия окружающей среды, улучшает атмосферостойкость, увеличивает стойкость к механическим воздействиям, уменьшает сопротивление движению воды, следовательно, сокращает расход топлива.

В лабораторных условиях были проведены испытания эффективности добавки MSi-F в лакокрасочных покрытиях, приготовленной на разных образцах фторопласта. За основу была взята краска турецкого производства TEKNO MARIN (Ultra Antifouling), в которую добавляли различное количество силиконовой добавки MSi-F. При получении силиконовой добавки MSi-F использовался мелкодисперсный фторопласт двух марок: фторопласт торговой марки 9201(компания «3М», США) и фторопласт торговой марки «Флуралит»  (компания ООО «Флуралит синтез», РФ).

Добавка MSi-F смешивается практически со всеми лакокрасочными материалами (ЛКМ), а также большим положительным эффектом является снижение коэффициента  трения, что доказано лабораторными испытаниями. Испытания проводились посредством аппаратного комплекса для определения статического и динамического коэффициентов трения FP2260, по методике ASTM D 1894.

Изучалось влияние  содержания добавки MSi-F на динамический коэффициент трения в системе «покрытие-покрытие». Из рисунка 1 видно, что с добавлением силиконовой добавки MSi-F значение коэффициента трения уменьшается. Так при добавлении  7 % (масс.) MSi-F в случае использования фторопласта производства компании «3М» значение коэффициента трения уменьшается более чем в 1,5 раза и более чем в 2,5 раза в случае использования фторопласта производства компании ООО «Флуралит синтез».

Значения динамического коэффициента трения ЛКМ в системе «покрытие-покрытие» при различных видах фторопласта

Рис. 1 Значения динамического коэффициента трения ЛКМ в системе «покрытие-покрытие» при различных видах фторопласта

По полученным данным можно сделать вывод: использование добавки MSi-F позволяет снизить коэффициент трения лакокрасочного покрытия, и наилучший результат достигается в случае использования мелкодисперсного фторопласта торговой марки «Флуралит»  (компания ООО «Флуралит синтез», РФ).

Наряду с  лабораторными испытаниями, добавка MSi-F была исследована и в реальных условиях. Для этого предприятие ООО «Весто» совместно с турецкой фирмой ECE Ychtink произвела экспериментальные покрасочные работы нескольких легких водных судов. По истечению 1 ходового сезона (8-10 месяцев) окрашенные водные суда были подняты с воды и осмотрены. Площадь, а также характер поражения подводной части суден  значительно снизились, а в большинстве случаев практически не наблюдались. Места поражения имели место быть на «сложных» участках подводной части суден: на стыках, в местах плохого прокраса поверхности. В местах, где покрытие было нанесено равномерным слоем, очагов поражения не наблюдалось.

Краской с введенной в неё добавкой окрашивались транспортные водные суда, и наблюдались в течении всего годового периода эксплуатации. Положительный эффект добавки доказан как в лабораторных, так и в практических испытаниях.

Также на предприятии ООО «Весто» были проведены работы по замещению импортного антиадгезива марки HV Additiv на  антиадгезив собственной разработки - MSi-F.

MSi-F использован в качестве добавки к силоксановым резинам, предназначенных для облегчения извлечения сложных готовых изделий из преcс-форм. Преимущество MSi-F перед импортным антиадгезивом значительно меньшая стоимость, а так же возможность достичь лучшего эффекта при увеличении содержания добавки, следствием этого является снижение трудозатрат при изготовлении особо сложных изделий.

Таблица 2 – Физико-механические показатели вулканизатов на основе СКТВ-1 и СКЭПТ-50 при разных дозировках модифицирующей добавки  MSi-F

Таблица 2 – Физико-механические показатели вулканизатов на основе СКТВ-1 и СКЭПТ-50 при разных дозировках модифицирующей добавки  MSi-F

Примечание: fε - условное напряжение при 100% удлинении; σ - условная прочность при разрыве;
ε - относительное удлинение при разрыве;
В - сопротивление к раздиру; H - твёрдость по Шору А

Анализ  физико-механических свойств силоксановых резин (таблица 2) показал, что введение модифицирующей добавки MSi-F увеличивает модуль напряжения при 100 % удлинении, прочность и относительное удлинение при разрыве, при этом твердость по Шору А снижается незначительно. Увеличение модуля и условной прочности при разрыве можно объяснить участием многокомпонентной силиконовой добавки, содержащей фторопласт (MSi-F), в образовании вулканизационной сетки.

Физико-механические свойства резин на основе СКЭПТ-50, как и ожидалось, незначительно ухудшились, при этом относительное удлинение увеличилось, что указывает на то, что  модифицирующая добавка MSi-F действует как пластификатор, улучшая технологические свойства резин.

Антифрикционные свойства резин изучались в лаборатории НОЦ «Многослойные полимерные пленки» при помощи комплекса для определения статического и динамического коэффициентов трения FP2260. Испытания проводились согласно ASTM D 1894. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Показатели статического и динамического коэффициентов трения резин на основе СКТВ-1 и СКЭПТ-50, содержащих модифицирующую добавку MSi-F

Таблица 3 – Показатели статического и динамического коэффициентов трения резин на основе СКТВ-1 и СКЭПТ-50, содержащих модифицирующую добавку MSi-F

Примечание: * – фторопласт торговой марки 9201(компания «3М», США); ** – фторопласт торговой марки «Флуралит»  (компания ООО «Флуралит синтез», РФ).

По результатам показателей статического и динамического коэффициентов трения для систем «покрытие / металл» при увеличении содержания модифицирующей добавки MSi-F  наблюдается снижение коэффициентов трения на 11 % и 6 % для силоксановых резин, на 7 % и 8 % для резин на основе СКЭПТ-50 соответственно.  При использовании  фторопласта торговой марки «Флуралит»  (компания ООО «Флуралит синтез», РФ) снижение коэффициентов трения для систем «покрытие / металл» существеннее и составляет порядка 30 %.

Для систем «покрытие / покрытие» для силоксановых резин статический коэффициент трения снизился на 41%, а динамический на 15%, чего нельзя сказать для резин на основе СКЭПТ-50, где добавка MSi-F выполняет функцию фрикционной добавки, увеличивая статический коэффициент трения на 18%, а динамический на 45%.

Таким образом, модифицирующая добавка MSi-F, благодаря своим улучшенным свойствам, выполняет функции антифрикционной добавки и пластификатора и может быть применена во многих областях промышленности (машиностроение, приборостроение, автомобилестроение), а  главное – благодаря своей демократичной цене антифрикционная добавка MSi-F может существенно сократить расходы производства, с успехом заменив более дорогие импортные марки антифрикционных добавок.

На предприятии ООО «Весто» были изготовлены опытные образцы мембран на экструдеры для изготовления кабеля, служащие вакуумным уплотнителем при выходе кабеля из экструдера (пакет из 10 мембран) через который протягивается кабель. Эти образцы установлены на предприятии «Таткабель» и ожидается, что антифрикционные свойства фторопласта введенного в данные мембраны позволит увеличить их срок службы и удешевит производство кабеля.

В настоящее время добавка MSi-F вводится в силиконовую резиновую смесь, которая используется для производства маслосъемных колпачков в бензиновых и дизельных двигателях, тем самым увеличивая срок службы колпачков, вследствие снижения коэффициента трения («металл – сталь») и повышения маслобензостойкости резин.

Литература

  1. Материалы для узлов трения [Электронный ресурс] // Аналитический портал химической промышленности. URL: http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=1858
  2. Справочник по пластическим массам. Том 2 / под ред. М.И. Гарбар, В.М. Катаев, М.С. Акутин. – М.: Химия, 1969. - 517 с.
  3. Производство резиновых смесей. Андреа Лимпер. Перевод с англ. яз. под редакцией Смирнова. //Mixing of Rubber Compounds. Andreas Limper.
  4. Войлошников В.М.,Шмелев И.Г., Каримова Д.Р.Пат.2412219 Россия, МКИ7
  5. Hausberger A. Преимущества силиконовых красок// Лакокрасочные материалы и их применение. – 2005. - № 9.

© Р.Н. Гадельшин – к.т.н., научный сотрудник кафедры химии и технологии переработки эластомеров ФГБОУ ВПО «КНИТУ», gasrail@yandex.ru; Г.Р. Гиматдинова – магистрант кафедры химии и технологии переработки эластомеров ФГБОУ ВПО «КНИТУ»; А.Р. Курбангалеева – к.т.н., доцент кафедры химии и технологии переработки эластомеров ФГБОУ ВПО «КНИТУ»; Ю.Н. Хакимуллин – д.т.н., профессор кафедры химии и технологии переработки эластомеров ФГБОУ ВПО «КНИТУ», hakim123@rambler.ru; В.М. Войлошников – технический-директор ООО «ВЕСТО», vesta-vr@mail.ru; М.В. Ежов – инженер-химик ООО «ВЕСТО»; Петров В.Р. – инженер-химик ООО «ВЕСТО».