resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-907Research ArticleТехнические науки. Металлургия и материаловедениеTechnical sciences. Metallurgy and materials scienceУправление процессами структурообразования в полимерных композиционных материалах на основе СВМПЭУправление процессами структурообразования в полимерных композиционных материалах на основе СВМПЭОхлопковаАйталина АлексеевнаОхлопковаАйталина Алексеевна

ОХЛОПКОВА Айталина Алексеевна – д.т.н., г.н.с., акад. АН РС (Я), okhlopkova@yandex.ru;

okhlopkova@yandex.ruОхлопковаТатьяна АндреевнаОхлопковаТатьяна Андреевна

ОХЛОПКОВА Татьяна Андреевна – зав. лаб., botanya05@mail.ru;

botanya05@mail.ruБорисоваРаиса ВасильевнаБорисоваРаиса Васильевна

БОРИСОВА Раиса Васильевна – аспирант, brv0901@yandex.ru.

brv0901@yandex.ruИнститут естественных наук Северо-Восточного федерального университетаРоссияИнститут естественных наук Северо-Восточного федерального университетаRussian Federation2015030720252027378Copyright © Охлопкова А.А., Охлопкова Т.А., Борисова Р.В., 20252025Охлопкова А.А., Охлопкова Т.А., Борисова Р.В.Охлопкова А.А., Охлопкова Т.А., Борисова Р.В.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/907

Исследованы процессы структурообразования при формировании полимерных композитов на основе СВМПЭ и керамических наночастиц. Установлены закономерности управления процессами структурообразования в СВМПЭ, базирующиеся на технологических аспектах повышения структурной активности наночастиц, химической природе и концентрации наполнителей. Показано, что механическая активация нанопорошков способствует устранению их агломерации и обеспечивает их равномерное распределение в СВМПЭ. Выступая в качестве центров кристаллизации полимера, активированные наночастицы формируют структуры с плотной упаковкой структурных элементов в объеме с уменьшением микронапряжений в кристаллических областях полимера. Материалы с подобной структурной организацией характеризуются повышенными деформационно-прочностными и триботехническими характеристиками по сравнению с исходным полимером. Подбором различных по природе наномодификаторов и варьированием их концентраций в полимерной матрице можно создавать гетерогенные системы с регулируемой структурной самоорганизацией, определяющей механические свойства полимерных композиций.

The processes of structure formation of polymer composites based on UHMWPE and ceramic nanoparticles are investigated. The regularities of control of the processes of structure formation in the UHMWPE based on the technological aspects of improving of structural activity of nanoparticles, chemical nature and concentration of fillers are established. It is shown that mechanical activation of the nanopowders eliminates their agglomeration and ensures uniform distribution in the UHMWPE. Being crystallization centers of a polymer the activated nanoparticles form structures with close-packages of the structural elements in a volume that decrease microstrains in the polymer crystalline phases. Materials with such structural organization have elevated strain-strength and tribological properties in comparison with a base polymer. It is shown that by combination of different nanomodifiers and their concentrations in the polymer matrix it is possible to create heterogeneous systems with controlled structural self-organization defining mechanical properties of polymer compositions.

СВМПЭнаночастицаполимерный нанокомпозитнадмолекулярная структурамеханические свойстваUHMWPEnanoparticlepolymer nanocompositesupramolecular structuremechanical char- acteristicsРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по Государственному заданию№ 11.512.2014/К от 18.07.14ReferencesKirillina Iu. V., Nikiforov L. A., Okhlopkova A. A. еt al. Nanocomposites Based on Polytetrafluoroethylene and Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene: A Brief Review // Bull. Korean Chem. Soc. – 2014. – V. 35, №12. – P. 3411 – 3420.Kirillina Iu. V., Nikiforov L. A., Okhlopkova A. A. еt al. Nanocomposites Based on Polytetrafluoroethylene and Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene: A Brief Review // Bull. Korean Chem. Soc. – 2014. – V. 35, №12. – P. 3411 – 3420.Sciancalepore C., Bondioli F., Messori M. еt al. Epoxy nanocomposites functionalized with in situ generated magnetite nanocrystals: microstructure, magnetic properties, interaction among magnetic particles // Polymer. – 2015.Sciancalepore C., Bondioli F., Messori M. еt al. Epoxy nanocomposites functionalized with in situ generated magnetite nanocrystals: microstructure, magnetic properties, interaction among magnetic particles // Polymer. – 2015.Liu Hongtao, Ji Hongmin, Wang Xuemei. Tribological properties of ultra-high molecular weight polyethylene at ultra-low temperature // Cryogenics 58. – 2013. – Р. 1 – 3.Liu Hongtao, Ji Hongmin, Wang Xuemei. Tribological properties of ultra-high molecular weight polyethylene at ultra-low temperature // Cryogenics 58. – 2013. – Р. 1 – 3.Краснов А.П., Наумкин А.В., Юдин А.С. и др. Природа первичных актов фрикционного взаимодействия СВМПЭ с поверхностью стали // Трение и износ. – 2013. – №2. – С. 154 – 164.Краснов А.П., Наумкин А.В., Юдин А.С. и др. Природа первичных актов фрикционного взаимодействия СВМПЭ с поверхностью стали // Трение и износ. – 2013. – №2. – С. 154 – 164.Рыжонков Д.И. Наноматериалы: учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 365 с.Рыжонков Д.И. Наноматериалы: учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 365 с.Ayman A. Aly, El-Shafei B. Zeidan, Allah A. Alshennawy et al. Friction and Wear of Polymer Composites Filled by Nano-Particles: A Review // World Journal of Nano Science and Engineering. – 2012, 2. – P. 32–39.Ayman A. Aly, El-Shafei B. Zeidan, Allah A. Alshennawy et al. Friction and Wear of Polymer Composites Filled by Nano-Particles: A Review // World Journal of Nano Science and Engineering. – 2012, 2. – P. 32–39.Peacock A. Handbook of Polyethylene: Structures: Properties, and Applications CRC Press. – 2000. – 544 р.Peacock A. Handbook of Polyethylene: Structures: Properties, and Applications CRC Press. – 2000. – 544 р.Vasile C., Pascu M. Practical Guide to Polyethylene Shawbury: SmithersRapra Press. – 2008. – 188 р.Vasile C., Pascu M. Practical Guide to Polyethylene Shawbury: SmithersRapra Press. – 2008. – 188 р.Okhlopkova A.A., Sleptsova S. A., Alexandrov G. N. et al. Nanoceramic and Polytetrafluoroethylene Polymer Composites for Mechanical Seal Application at Low Temperature // Bull. KoreanChem. Soc. – 2013. – V. 34, № 5. – Р. 1345 – 1348.Okhlopkova A.A., Sleptsova S. A., Alexandrov G. N. et al. Nanoceramic and Polytetrafluoroethylene Polymer Composites for Mechanical Seal Application at Low Temperature // Bull. KoreanChem. Soc. – 2013. – V. 34, № 5. – Р. 1345 – 1348.Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. – М.: Химия, 1977. – 304 с.Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. – М.: Химия, 1977. – 304 с.Соголова Т.И. Термомеханическое исследование // Энциклопедия полимеров. – М.: Сов.энциклопедия, 1977. – Т. 3. – С. 619 – 623.Соголова Т.И. Термомеханическое исследование // Энциклопедия полимеров. – М.: Сов.энциклопедия, 1977. – Т. 3. – С. 619 – 623.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.