182379. lajstromszámú szabadalom • Kenőanyagot tartalmazó javított súrlódási- és kopási tulajdonságú poliamid kopolimer alapú kompozíció és eljárás ennek előállítására
182379 2 A találmány tárgya kenőanyagot tartalmazó javított súrlódási és kopási tulajdonságokkal rendelkező A B A típusú vagy statisztikus eloszlású A B típusú blokk kopolimer alapú kompozíció és eljárás ennek előállítására. Számos hőrelágyuló'műanyagot, így a poliamidokat is elteijedten alkalmazzák gépelemek szerkezeti anyagaként. Azoknak a hőrelágyuló polimereknek használata a legelőnyösebb erre a célra, amelyek kis súrlódási tényezővel, nagy kopásállósággal rendelkeznek, valamint a velük együtt dolgozó fémfelületeket nem koptatják. A poliamidból készült öntvények előnyösen használhatók gépelemek előállítására, azonban felhasználhatóságuk még szélesebb körű lenne, ha a polimer kisebb súrlódási tényezővel, nagyobb kopásállósággal rendelkezne. Különösen hátrányos a poliamidoknak àz a tulajdonsága, hogy súrlódó felületük az érintkező fémfelületet erősen koptatja. Az ipari felhasználást gátolja még az álló és mozgásban levő gépelemek súrlódási tényezőiben lévő nagy különbség okozta úgynevezett „stick-slip” hatás is. A poliamidok súrlódási és kopási tulajdonságai úgy javíthatók, hogy súrlódást csökkentő adalékként polietilént, molibdén-diszulfidot vagy alumínium-sztearátot kevernek a gyártás vagy a feldolgozás közben a monomerhez vagy a polimer ömledékbe. Ilyen eljárást ismertet a 7 141 456 számú és a 7 486 499 számú japán és a 2 088 365 számú francia szabadalmi leírás. Külső kenés hatására a poliamidok súrlódási tényezője még kedvezőbben csökkenthető, így az eredeti értéknek mintegy egyötödére, s ugyanakkor kopásállóságuk is lényegesen javul. Ezt az eljárást azonban a kenőberendezések használata meglehetősen nehézkessé teszi, s alkalmazási költségek is jelentősen növekednek. Megoldást az jelentene, ha a kenőanyagot, amely rendszerint olaj, a poliamid mátrixba be lehetne építeni. A hőrelágyuló műanyagok azonban olaj kenőanyagokkal nem- vagy csak igen kis mértékben férnek össze. A 8082 156 és a 7141,456 számú japán, a 3414 516 számú USA-beli szabadalmi leírások, valamint a 2 233 084 és a 2 431 003 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali iratok szerint ezt a problémát úgy próbálták megoldani, hogy a kenőolajat hordozóra vitték fel, s az így nyert rendszert keverték a hőrelágyuló polimerhez, így a poliamidhoz is. Az előbb említett 2 431 003 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali irat hordozóként olyan porszerű anyagot javasol, amelynek fajlagos felülete legalább 0,3 m2/g és olajabszorbeáló képessége legalább 0,2 cm3/cm3. Hordozóként szervetlen poranyagok, például aktív szén, szilikátok, alumínium-oxid, stb. és szerves műgyanták, így poliamid, politetrafluoretilén, polikarbonát, stb. alkalmazható. Ezek az eljárások azonban nem teszik lehetővé a kenőanyag egyenletes eloszlását, ugyanakkor a poliamid homogén anyagi szerkezetét a hordozón bevitt kenőanyag károsan befolyásolja. Ismert még olyan eljárás is, amelynél a porózus poliamid mátrixot telítésig olajjal itatják át, hogy a kívánt önkenő hatást elérjék. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy a porózus poliamid szerkezet nehezen alakítható ki, s ennek mechanikai szilárdsága sem kielégítő. Saját korábbi szabadalmi leírásunkban beszámoltunk arról, hogy kitűnő mechanikai tulajdonságú, csökkentett éghetőségű és fokozott hőállóságú poliamid blokk kopolimerek úgy állíthatók elő, hogy uretán I végcsoportokkal rendelkező telehelikus poliétereket laktám monomerekkel együtt polimerizáljuk. Meglepő módon azt találtuk, hogy kenőanyagok, így különböző olajok, a poliamid mátrixba homogénen beépíthetők, ha uretán végcsoportú telehelikus poliéter és/vagy polisziloxán oldásközvetítőt alkalmazunk laktámok anionos polimerizációjánál. Laktámként 7—13 tagszámú laktám monomereket használunk. A monomerek polimerizációját a monomer olvadáspontja fölötti hőmérsékleten végezzük, atmoszferikus nyomáson, a3015652,a3017391,a3017 392 és 3 018 273 számú USA-beli szabadalmi leírásokban ismertetett eljárás szerint. Ily módon a laktám ömledéket lúgos katalizátor és adott esetben aktivátor jelenlétében, közvetlenül a szerszámban polimerizáljuk. Ezzel az eljárással nagyméretű, fokozott szilárdságú, más eljárással nem készíthető poliamid gépelemeket lehet előállítani. Találmányunk szerint: az uretán végcsoportú telehelikus poliéterek és/vagy polisziloxánok jelenléte a laktámok polimerizációjánál teszi lehetővé, hogy a kenőanyagok, így a kenőolajok, homogénen beépüljenek a poliamid szerkezetbe. A telehelikus poliéterek és/vagy polisziloxánok móltömege 200 és 4000 közötti; funkciós csoportként uretáncsoportokat tartalmaznak, amelyek kizárólag végcsoportként helyezkednek el. A laktámok és a fenti telehelikus polimereknek olaj jelenlétében történő anionos polimerizációjánál ABA típusú, illetve AB típusú blokk kopolimerek keletkeznek, amelyeknél „A” a poliamid, „B” pedig a poliéter, illetve a polisziloxán szegmenseket jelenti és az „A” szegmens molekulatömege mindenkor 200-nál nagyobb. A „B” szegmens jelenléte eredményezi azt, hogy az „A” szegmens kenőanyaggal (kenőolajjal) összeférhetővé válik, másrészt javítja a polimer mechanikai, kémiai, illetve éghetőségi tulajdonságait. A találmány tárgya kenőanyagot tartalmazó, javított súrlódási és kopási tulajdonságú poliamid kopolimer alapú kompozíció. A találmány tárgyát képezi továbbá a fenti kopolimer előállítási eljárása és alkalmazása gépelemek előállításánál. A találmány szerinti kenőanyagot tartalmazó javított súrlódási és kopási tulajdonságú poliamid kopolimer alapú kompozíció előállítási eljárását az jellemzi, hogy a 7—13 tagszámú laktám monomert a tömegére számított 0,5—8 tömeg% mennyiségű 200—4000 móltömegű (I) általános képletű uretán végcsoportú telehelikus poliéterrel, illetve az (I) és (II) általános képletű uretán végcsoportú telehelikus poliéter eleggyel, illetve az (I A) vagy (II A) általános képletű uretán végcsoportú telehelikus polisziloxánnal, illetve ezeknek az (I) általános képletű vegyülettel alkotott elegyével, mint oldásközvetítővel- - ahol az (I) és (II) általános képletű vegyületek, illetve a (I) és (I A) vagy (II A) általános képletű vegyületek mennyiségi aránya 0,5 : 9,5 és 9,5 : 0,5 közötti és a képletekben: E, a láncban nitrogén vagy foszfor atomot tartalmazó „n” számú hidroxil végcsoporttal rendelkező telehelikus poliéterből a hidroxilcsoport eltávolítása után nyert csoport, R, az „m” számú izocianátcsoportot tartalmazó monovagy poliizocianátból az izocianátcsoport eltávolítása után nyert csoport, m egész szám, értéke 1—10, előnyösen 1, n egész szám, értéke 1—3, előnyösen 1, E2 az „n” számú hidroxil végcsoporttal rendelkező telehelikus poliéterből a hidroxilcsoportok eltávolítása után nyert csoport, E3 az (a) képletnek megfelelő csoport, E4 a (b) képletnek megfelelő csoport 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
