Модифицированные эластомерные материалы на основе бутадиен-нитрильных каучуков с улучшенными эксплуатационными свойствами (1095066), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Оказалось, что выдержка в среде ПАВ приводит кснижению f на 35-45 % для ПЭГ-400, в зависимости от V. Минимальное значениеf составляет 0,145 с ПЭГ-400 при V=4,18 м/с, Q=1,92 кг (рис. 5).110Комбинированный способ модификации. В эластомерную композицию вводилиПЭГ-400 или ПЭГ-4000 с последующей выдержкой вулканизатов в среде ПЭГ400. Условия испытания: V=1,74; 4,18; 6,20 м/с; Q=0,96; 1,28; 1,60; 1,92 кг.Установлено, что в среде ПЭГ-400 f снижается на 42-50 % при V=1,74 м/с идостигает значений 0,17-0,20; при V=4,18 м/с – на 60 % и достигает значений0,10-0,11 (рис. 5).
Увеличение V до 6,2 м/с при Q от 0,96 до 1,92 кг приводит кулучшению f при КМ в среде ПЭГ-400 на 75-80 % – f достигает сверхнизкогозначения 0,04. Такой характер изменения можно объяснить тем, что данныйспособ модификации обеспечивает жидкостной режим трения.0,3f при V=4,18 м/сf при V=1,74 м/с0,350,250,20,10,150012345содержание модификатора,м. ч. на 100 м.ч. каучукаа)ОМ ПЭГ-400ААМ ПЭГ-400КМ - ОМ ПЭГ-4000+ААМ ПЭГ-40012345содержание модификатора,м. ч. на 100 м.ч. каучукаб)ОМ ПЭГ-4000КМ - ОМ ПЭГ-400+ААМ ПЭГ-400Рис. 5 Влияние объемной (ОМ), адсорбционно-абсорбционной (ААМ) икомбинированной модификации (КМ) на коэффициент трения (f) принагрузке 1,92 кг при разных скоростях скольжения (V): а) V=1,74 м/с,б) V=4,18 м/сТакжебылоопределеноизменениевеличиныизноса(I)иразности температур (T) в зоне контакта при V=4,18 м/с и Q=1,92 кг взависимости от способа модификации.
Установлено, что при способе ААМ и КМв среде ПЭГ-400 I уменьшается в 2,3-3,3 раза; при ОМ ПЭГ-400, ПЭГ-4000 Iизменяетсянезначительно. Наименьшая Т в зоне контакта достигается приспособе КМ (3-5 °С).120В результате проведенных исследований установлено, что только методКМ обеспечиваетснижение f до сверхнизких значений 0,04 (до уровняжидкостного трения) и I до минимальных значений. Вероятно, это связано садсорбционными процессами на поверхности материала ПАВ с разноймолекулярной массой.4. Установление параметров оценки эффективности ПАВ и обоснование выбораПАВ как антифрикционного модификатора для уплотнительных изделийПрименение ПАВ обусловлено их адсорбцией на поверхности раздела фази способностью понижать поверхностное натяжение.
При выборе ПАВ, восновном, преобладает эмпирический подход, который требует больших затратвремени. Поэтому в диссертации предпринята попытка установления параметров,влияющихнаэффективностьдействияПАВкакантифрикционныхмодификаторов для эластомерных уплотнительных изделий. Можно полагать,что эффективными ПАВ являются вещества с большими значениями предельнойадсорбции.ДлярасчетапредельнойадсорбцииПАВнаповерхностиэластомерного материала на основе БНКС-28АН в диссертации использованметод, основанный на измерении двух величин – поверхностного натяжения икраевого угла смачивания при различных концентрациях ПАВ в водном растворе.В диссертации было установлено отсутствие максимумов на изотермах краевогоугла смачивания, что свидетельствует об одинаковом характере ориентацииуглеводородных цепей молекул ПАВ относительно твердой поверхности.Рассчитаны значения предельной адсорбции Гm, площади занимаемой одноймолекулой ПАВ Sm, в зависимости от способа модификации – ОМ, ААМ, КМ итипа ПАВ – ПЭГ-400 и ПЭГ-4000; значенияГm, Sm были сопоставлены скоэффициентом трения f и величиной износа I (табл.2).
Расcчитана толщинаадсорбционного слоя ПАВ.Результаты исследованияпредставленные в таблице 2, позволяютпроследить влияние способа модификации и типа ПАВ на Гm, Sm, f и I:1) наибольшее значение Гm и наименьшее значение Sm достигается при КМ130Таблица 2. Предельная адсорбция Гm, площадь Sm занимаемая одной молекулойПАВ, коэффициент трения f и износостойкость I эластомерных материалов,модифицированных ПАВСпособПАВГm,Sm,fI,223модификациимоль/мммм /H ∙м-6-19ОМПЭГ-4005,0·100,30·100,160 3,65·10-6ААМПЭГ-4005,2·10-6 0,30·10-19 0,145 1,55·10-6ОМ ПЭГ-400+ААМ ПЭГ-400 5,8·10-6 0,25·10-19 0,140 1,42·10-6КМОМ ПЭГ-4000+ААМ ПЭГ-400 15,3·10-6 0,10·10-19 0,101 1,10·10-6с содержанием в объеме ПЭГ-4000 – 15,3·10-6 моль/м2 и 0,10·10-19м2соответственно.
2) минимальные значения f и I достигаются при КМ ссодержанием в объеме ПЭГ-4000 – 0,101 и 1,10·10-6 мм3/H∙м соответственно. Присопоставлении величин Гm и Sm с f и I видно, что минимальные значения f и Iдостигаются только при высоком значении Гm и низком значении Sm.Уменьшение значений Гm и повышение значений Sm приводит к увеличению f и I– с 0,101 до (0,140-0,160) и с 1,10·10-6 до (1,42-3,65) мм3/H∙м, соответственно.На основании полученных данных, величины Гm и Sm можно считатьпараметрами,позволяющимиоценитьэффективностьПАВкакантифрикционного модификатора для эластомерных уплотнительных изделий.Исходя из близкихзначений Sm при КМ (с ПЭГ-4000 в объеме ивыдержкой в среде ПЭГ-400) и S0 (справочные данные) можно предположитьобразование на поверхности материала плотноупакованной адсорбционнойпленки ПАВ.
При этом большие расстояния между НАК не мешают ееобразованию. Значительное увеличение Гm при совместном использовании ПЭГ4000+ПЭГ-400, вероятно, связано с адсорбционными процессами на поверхностиматериала при использовании ПЭГ разной ММ. ПАВ из объема материала будетдиффундировать к поверхности, влиять на Гm и «подпитывать» пленку ПАВ приработе уплотнительных изделий.5. Прогнозирование срока работоспособности эластомерных уплотнительныхизделий модифицированных ПАВСоставленпрогнозсрокаработоспособностиэластомерныхуплотнительных изделий, модифицированных ПАВ.
Рассчитано время, в течение140которого материал сохраняет требуемые фрикционные свойства. Стендовымииспытаниями эластомерных уплотнительных изделий установлена длительностьих работы, совпадающая с рассчитанной.6. Разработка технологического процесса производства эластомерныхуплотнительных изделий с улучшенными фрикционными свойствами и ихстендовые испытания.Наоснованиитехнологическийпроведенныхпроцессисследованийпроизводстваразработануплотнительныхивнедренизделийдляамортизаторов легковых автомобилей.
На ООО «РТИ-технологии» (г. Балашиха)изготовлена опытно промышленная партия уплотнительных изделий и наиспытательном стенде ЗАО «Плаза» (г. Санкт-Петербург) были проведены ихстендовые ресурсные испытания. Установлена работоспособность изделий после3,5 млн.
циклов, что соответствует 500 часам непрерывной работы. Этоподтверждает возможность использования разработанного технологическогопроцесса изготовления уплотнительных изделий с улучшенными фрикционнымисвойствами.Выводы:1. Изучено влияние трех способов модификации с применением ПАВ на физикомеханические и фрикционные свойства эластомерных материалов на основебутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-28АН.2.Разработанкомбинированныйспособмодификацииэластомерныхкомпозиционных материалов на основе БНКС-28АН, позволяющий получатьуплотнительные изделия с улучшенными фрикционными свойствами (f=0,04;I=1,10·10-6 мм3/Н·м) и физико-механическим свойствам.3. Установлены параметры оценки эффективности ПАВ – предельная адсорбцияГm и площадь, занимаемая молекулой Sm, позволяющие осуществлять выборПАВ,какантифрикционногомодификатораэластомерныхматериалов.Установлено влияние способа модификации и типа ПАВ на значение Гm и Sm.Установлена взаимосвязь между значениями Гm и Sm с f и I и показано, что толькопри наибольшем значении Гm=15,3·10-6 моль/м2 и наименьшем значении Sm =1500,10·10-19м2былообеспеченополучениеэластомерныхматериаловсосверхнизким f=0,04 и незначительной величиной I=1,10·10-6 мм3/Н·м.4.Предложеноуравнение,определяющеесрокслужбыэластомерныхуплотнительных изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами.5.
На основании проведенных исследований разработаны композиционныеэластомерные материалы на основе БНКС-28АН для создания уплотнительныхизделий работающих в режиме трения скольжения.6.РазработанивнедреннаООО«РТИ-технологии»(г.Балашиха)технологический процесс производства эластомерных уплотнительных изделий иизготовлена опытно-промышленная партия указанных изделий.
Изделия прошлистендовые испытания в ЗАО «Плаза» (г. Санкт-Петербург) без разрушения,выдержав более 3,5 млн. циклов нагружения.Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:1. И.С. Пятов,Ю.И. Врублевская, О.Н. Шевердяев, Ю.А. Максимова,Т.В. Бычкова, В.Д. Данилов. Выбор методакомпозициймодификации эластомерныхна основе бутадиен-нитрильного каучука с целью снижениякоэффициента трения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
