ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОВОЛОКОН/НАНОТРУБОК НА ФОРМИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТРИЦ СВМПЭ И ПЭЭК
Аннотация
Твердая смазка может быть эффективна при экстремальных условиях эксплуатации, когда жидкие либо пастообразные смазки не выдерживают жестких условий нагружения. Использование твердосмазочных наполнителей позволяет повысить износостойкость композитов с незначительным изменением механических свойств. Для сравнительной оценки вклада нановолокон/нанотрубок углерода в композитах на основе двух различных по природе (структуре) термопластичных матриц (сверхвысокомолекулярный полиэтилен и полиэфирэфиркетон) исследованы механические и триботехнические характеристики смесей на основе СВМПЭ и ПЭЭК в условиях сухого трения скольжения. Показано, что механические характеристики композитов различным образом изменяются при наполнении разнородных по структуре матриц нановолокнами и нанотрубками; износостойкость же полимерных композиций СВМПЭ+1 вес. % УНВ и композиций ПЭЭК+1 вес. % УНВ возрастает в 2 раза в условиях сухого трения скольжения. Более высокое содержание нанонаполнителя затрудняет его равномерное распределение в матрице (агломерации) и приводит, как следствие, к повышению износа в сравнении с исходной матрицей. Исследования надмолекулярной структуры полимеров и нанокомпозиций на их основе показали различие в надмолекулярной структуре сверхвысокомолекулярной матрицы СВМПЭ и ароматического полукристаллического ПЭЭК. Показано, что надмолекулярная структура играет второстепенную роль в формировании износостойкости нанокомпозитов, что косвенно указывает на твердосмазочную роль нанонаполнителей. Нановолокна и нанотрубки в равной степени повышают сопротивление изнашиванию композитов на различных матрицах. Проведен сравнительный анализ роли нановолокон/нанотрубок углерода в изменении механических и триботехнических свойств полимерных композиций на основе СВМПЭ и ПЭЭК.
Для цитирования:
Панин С.В., Корниенко Л.А., Алексенко В.О., Нгуен Дык Ань, Иванова Л.Р. Влияние углеродных нановолокон/нано-трубок на формировании физико-механических и триботехнических характеристик полимерных композитов на основе термопластичных матриц СВМПЭ и ПЭЭК. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 45-51
Литература
Stein H.L. Engineered Materials Handbook. 1999. V. 2. Engineering Plastics. Р. 280.
Lyukshin B.A., Panin S.V. Computer simulation and design of filled polymer composites. Novosibirsk: Izd-vo SO RAS (SB RAS Publishing House). 2015. 263 p. (in Russian).
Panin S.V., Kornienko L.A., Alexenko V.O., Ivanova L.R., Shilko S.V. Comparison on efficiency of carbon nano- and micro-fibers in formation physical-mechanical and tribotechnical properties of polymer composites based on highmoluculat weight matrix. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 9. P. 99-105 (in Russian).
Zalaznik M., Kalin M., Novak S., Jakša G. Effect of the type, size and concentration of solid lubricants on the tribological prop-erties of the polymer PEEK. Wear. 2016. 364. Р. 31–39.
Díez-Pascual A.M., Naffakh M., Marco C., Ellis G., Gómez-Fatou M.A. High-performance nanocomposites based on poly-etherketones. Prog. Mater. Sci. 2012. V. 57. P. 1106–1190.
Kuo M., Tsai C., Huang J., Chen M. PEEK composites reinforced by nano-sized SiO2 and Al2O3 particulates. Mater. Chem. Phys. 2005. 90. P. 185–195.
Qiao H.B., Guo Q., Tian A.G., Pan G.L., Xu L.B. A study on friction and wear characteristics of nanometer Al2O3/PEEK com-posites under the dry sliding condition. Tribol. Int. 2007. 40. P. 105–110.
Lurie S.A., Volkov-Bogorodskiy D.B., Knyzeva A.G., Panin S.V., Kornienko L.A. Scale effects in tribological properties of solid-lubricating composites made of ultra-high molecular weight polyethylene filled with calcium stearate particles. IOP Conf. Se-ries: Materials Science and Engineering. 2016. 124. P. 012035. DOI: 10.1088/1757-899X/124/1/012035.
