По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.8.043 DOI:10.33920/pro-2-2009-04

Металлополимерные композиты с ультра- и нанодисперсными частицами

Филонович А. В. д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, 305004, Курск, ул. Садовая, д. 19
Филатов Е. А. аспирант, Юго-Западный государственный университет, 305004, Курск, ул. Садовая, д. 19
Гадалов В. Н. д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, 305004, Курск, ул. Садовая, д. 19, е-mail: GadalovVN@yandex.ru
Макарова И. А. аспирант, Юго-Западный государственный университет, 305004, Курск, ул. Садовая, д. 19, е-mail: makarova.mia@yandex.ru

Приведены результаты исследований структуры, механических и трибологических свойств композитных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и простые (Al2 O3, Cr2 O3, ZrO2) и сложные (шпинелей СоAl2 O3 и MgAl2 O4, и кордиерита 2MgO · 2Al2 O3 · 5SiO2) оксидных нанопорошков; а также аморфного поливинилхлорида (ПВХ) с термостабилизаторами и эластомерными добавками.

Литература:

1. Композиционные материалы: справочник / В.В. Васильева, Ю.М. Тарнапольский. — Москва: Машиностроение, 1990. — 510 с.

2. Помогайло, А.Д. Наночастицы металлов в полимерах / А.Д. Помогайло, А. С. Розенберг, И. Е. Уфлянд // Москва: Химия, 2000. — 672 с.

3. Специальные полимерные материалы и покрытия. ГОСТВ26471–85, ГОСТВ51035–97. Эл. ресурс. URL: www.nikimtatomstroy.ru (дата обращения: 19.08.2020).

4. Паншин, Ю.П. Фторопласты / Ю.П. Паншин, К.Ц. Дунаевский [и др.] // Химия. — 1999. — 196 с.

5. Фторопластовая суспензия Ф-2МСД. Эл. ресурс URL: www.nanokras.ru (дата обращения: 17.07.2020).

6. Эмаль ВЛ-515. ТУ6-10-1052-75 Эл. ресурс URL: www.Ytorpolymer.ru. (дата обращения: 17.07.2020).

7. Бузник, В. М. Металлополимерные нанокомпозиты (получение, свойства, применение) / В.М. Буздник, В. М. Фомин, А.П. Алхимов [и др.] // Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. — 215 с.

8. Охлопкова, А. А. Пластики, наполненные ультрадисперсными неорганическими соединениями / А.А. Охлопкова, А. В. Виноградов // Гомель: Изд-во ИММС НАНБ, 1999. — 180 с.

9. Авдейчик, С.В. Полимерсиликатные машиностроительные материалы: физико-химия, технология, применение / С. В. Авдейчик, В.А. Лиапо, В. Я. Прушак, В.А. Струк // Минск: Технология, 2006. — 427 с.

10. Авдейчик, С. В. Триботехнические технологии функциональных композиционных материалов. Модельные представления / С. В. Авдейчик, В.И. Кравченко, Ф. Г. Ловшенко [и др.] // Гродно: ГГАУ, 2007. — 318 с.

11. Михайлин, Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. — Санкт-Петербург: Научные основы технологии, 2008. — 822 с.

12. Кербер, М. Л. Полимерные конструкционные материалы: структура, свойства, технология / М.Л. Кербер, В. М. Виноградов, Г. С. Головикин [и др.]. — Санкт-Петербург: Профессия, 2008. — 560 с.

13. Запороцкова, И.В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства / И. В. Запороцкова. — Волгоград: Изд-во ВОЛГУ, 2009. — 490 с.

14. Бондалетова, Л.И. Полимерные композиционные материалы / Л.И. Бондалетова, В. Г. Бондалетов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2013. — 118 с.

15. Нанокомпозиты: исследования, производство и применение / Под ред. А.А. Берлина, И. Г. Ассовского // Москва: ТорусПресс, 2014. — 224 с.

16. Гадалов, В.Н. Материаловедение / В.Н. Гадалов, С. В. Сафонов, Д.Н. Романенко [и др.] // Учебник. — Москва: АРГАМАК-МЕДИА, ИНФРА-М, 2016. — 272 с. (Высшая школа).

17. Гадалов, В.Н. Технология конструкционных материалов и материаловедение сварки / В.Н. Гадалов, Ю.В. Скрипкина, В.В. Горожанкин [и др.] // Курск: ООО «Учитель», 2018. — 225 с.

18. Гадалов, В.Н. Прочность порошковых и композиционных материалов на основе металлов и керамики / В.Н. Гадалов, А.Н. Горлов, А. В. Филонович, И. В. Ворначева // Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2017. — 130 с.

19. Гадалов, В.Н. Закономерности формирования структуры частиц порошковых композиций на основе алюминия, получаемых механическим реакционным легированием / В.Н. Гадалов, А. Е. Гвоздев, А. Г. Колмаков [и др.] // Материаловедение. — 2019. — С. 24–29.

20. Гадалов, В.Н. Композиционные порошковые покрытия специального назначения / В.Н. Гадалов, Е.А. Филатов, И.А. Макарова [и др.] // Главный механик. — Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. — №7 (203). — С. 32–36.

Металлополимеры — композиционные материалы, содержащие частицы металла в полимерной матрице, — получают несколькими методами: термическим разложением металлсодержащих соединений в растворе-расплаве полимера, конденсацией паров металла на полимерную подложку, капсулированием наночастиц политетрафторэтиленом, электрохимическим осаждением металлических наночастиц в полимерах [1, 2]. На основе металлополимерных композитов уже производятся коммерческие продукты, например электропроводящие композиционные материалы для нагревательных панелей.

Введение в полимерную матрицу металлических частиц с размерами большими, чем расстояние между цепями, сшивками и кристаллическими блоками, приводит к нарушению структуры полимера и ухудшению свойств композита. С уменьшением размеров частиц металла и полимера меняются свойства как исходных компонентов, так и композиционного материала. Изменение доли границ раздела позволяет менять свойства материала. Металлические наночастицы наполнителя приводят к реорганизации надмолекулярной структуры полимерной матрицы [2–20].

Результаты исследования механических и трибологических свойств композиционных материалов на основе ПТФЭ и простых (Аl2О3, Сr2O3, ZrO2) и сложных (шпинелей СоAl2O4 и MgAl2O4, и кордиерита 2MgO·2Al2O3·5SiO2) оксидных нанопорошков приведены в таблице.

Структура композиционного материала с добавкой оксида алюминия сформирована из более совершенных, чем при добавке других оксидов, надмолекулярных сферолитов одинакового размера. На поверхности трения плотность агломератов из наночастиц шпинелей в 3 раза выше плотности агломератов из наночастиц кордиерита. Более высокая плотность покрытия агломератами поверхности трения приводит к большему сопротивлению контактным деформациям. Композиты на основе ПТФЭ, модифицированные оксидными нанопорошками, имеют большую износостойкость, нежели традиционные антифрикционные материалы, содержащие в качестве наполнителя кокс и дисульфид молибдена, но имеют практически одинаковые с ними прочность и пластичность.

Для Цитирования:
Филонович А. В., Филатов Е. А., Гадалов В. Н., Макарова И. А., Металлополимерные композиты с ультра- и нанодисперсными частицами. Главный механик. 2020;9.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: