Введение к работе
Актуальность работы. Развитие современного автомобилестроения требует создания и постоянного совершенствования уплотнительных устройств, обеспечивающих герметичность подвижных соединений деталей машин.
Манжеты (сальники) предназначены для уплотнения валов, то есть для предотвращения протекания смазки из одного пространства в другое. Сальники в зависимости от назначения эксплуатируются в различных средах (маслах, смазках), а также в условиях вращательного и возвратно-поступательного движения.
На сегодняшний день в России изготавливаются манжеты с рабочим элементом из эластомерных материалов (резин), обладающих невысокой работоспособностью и износостойкостью.
Также научно-технический прогресс в современном автомобилестроении невозможен без применения высококачественных рукавных изделий (шлангов). Производство шлангов для транспортировки бензина требует разработки надежных материалов и конструкций.
ОАО «Балаковорезинотехника» в течение многих лет поставляет отечественному Автопрому топливные шланги и шланги наливной горловины стандартов Euro 2 и Euro 3.
Повышение экологических требований до стандарта Euro 4 по топливопроницаемости рукавных изделий, а также рост скоростей, давлений и температур при эксплуатации узлов и агрегатов, ужесточение требований к показателям качества, долговечности и экологичности резинотехнических изделий требует постоянного совершенствования инженерных методов конструирования, технологии изготовления, рецептур резин, обеспечивающих их повышенное качество и работоспособность.
Поэтому разработка манжет с повышенной износостойкостью и рукавных изделий, отвечающим высоким экологическим требованиям, является актуальной и значимой проблемой.
Цель работы: разработка составов, конструкций и технологии изготовления манжет и рукавных изделий, обеспечивающих повышение качества, работоспособности и экологичности РТИ.
Поставленная цель работы достигалась решением следующих задач:
– разработать составы для изготовления наружного слоя и рабочего элемента манжет с повышенной износостойкостью и исследовать их свойства;
– создать конструкцию и разработать технологию изготовления манжет с повышенной износостойкостью;
– разработать составы, конструкции и технологии изготовления рукавных изделий с применением материалов, обладающих пониженной топливопроницаемостью.
Достоверность полученных результатов определяется сопоставимостью основных теоретических положений физики и химии твердого тела с практическими рекомендациями и выводами результатов комплексных исследований, выполненных с помощью комплекса современных взаимодополняющих методов исследования: физико-химических (ИКС, ГХ-МС), оптической микроскопии, статистической обработки экспериментальных данных.
Научная новизна:
-
Определено наличие гелевой составляющей в составе фторкаучука СКФ-26 ВС и установлено её влияние на перерабатываемость и эксплуатационные свойства резиновой смеси.
-
Установлена структурная неоднородность серийно выпускаемого фторкаучука по содержанию макрогеля как для различных партий, так и внутри одной партии. Доказана возможность уменьшения содержания макрогеля изменением рецептурного состава резин, за счет введения наполнителей, обеспечивающих разбиение гелевой составляющей.
-
Определены параметры структуры: молекулярно-массовое распределение и длинноцепная разветвленность для фторкаучуков различных марок, с применением динамических методов испытания.
-
Доказано, что химическая модификация поверхности ПТФЭ натрий-нафталиновым комплексом в тетрагидрофуране повышает адгезионное взаимодействие ПТФЭ с акрилатной и фтористой резинами в 10-15 раз. Установлено преимущество метода химической модификации поверхности политетрафторэтилена перед физическим методом (плазменная обработка), а также влияние последовательности обработки поверхности ПТФЭ (обработка Na-нафталиновым комплексом в тетрагидрофуране с последующей обработкой -аминопропилтриэтоксисиланом (АГМ-9)) на адгезионную прочность «резина-ПТФЭ». Определен механизм повышения адгезионного взаимодействия ПТФЭ с резиной при химической модификации Na-нафталиновым комплексом в тетрагидрофуране с последующей обработкой АГМ-9, заключающийся в дефторировании ПТФЭ и образовании двойных связей (С=С) с дальнейшим взаимодействием по двойным связям гексаметилендиаминкарбамата, а также с взаимодействием аминогруппы АГМ-9 с кислородом карбонильной и эфирной групп акрилатного каучука.
-
Оценена, по комплексному динамическому модулю упругости, способность к соэкструзии резин, используемых для различных слоев рукавных изделий.
Практическая значимость:
– разработаны составы, конструкции и технологическая схема производства манжет с повышенной работоспособностью;
– определены факторы, влияющие на адгезию между ПТФЭ и резиновой частью манжеты, а также предложен способ усиления адгезии между ПТФЭ и резиной;
– разработаны и исследованы составы, конструкции и технологии производства рукавных изделий, соответствующих стандарту Euro 4 с применением фтортермопластов, обладающих пониженной топливопроницаемостью;
– разработана экспресс-методика оценки соэкструзии резиновых смесей по зависимости комплексного динамического модуля упругости от деформации.
На защиту выносятся следующие результаты:
составы резиновых смесей для изготовления манжет и методы модификации политетрафторэтилена для повышения адгезии к резине;
результаты комплексного исследования по оценке структуры фторкаучука СКФ-26ВС;
составы для изготовления рукавных изделий, соответствующих по топливопроницаемости европейскому стандарту Euro 4;
технологии изготовления и конструкции манжет с повышенными эксплуатационными свойствами;
технологии изготовления и конструкции шланга наливной горловины и топливного шланга, соответствующих по топливопроницаемости европейскому стандарту Euro 4.
Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены автором самостоятельно или совместно с соавторами опубликованных работ, при этом автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов, разработке методик испытания, расчетах, анализе полученных результатов и формулировке выводов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на XIII, XIV и XV Международных научно-технических конференциях «Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии» (Москва, 2007, 2008, 2009); XIX и XX Международных научно-технических конференциях «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва, 2008, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 4 работы в журналах, рекомендованных ВАК, поданы 2 заявки на изобретения.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 121 страницу, а также включает 29 рисунков, 28 таблиц и список использованной литературы из 108 наименований.
