Влияние модифицированного серицита на свойства и структуру политетрафторэтилена
https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-2-12
Аннотация
Приведены результаты исследования модифицирования политетрафторэтилена (ПТФЭ) минеральным силикатом (серицитом) и его влияние на физико-механические, триботехнические свойства и структурные параметры. При создании полимерного композиционного материала (ПКМ) использовали два способа: механическую и термическую активацию природного силиката перед смешением с полимером. ПТФЭ, наполненный термически активированным серицитом, характеризуется более высокими значениями физико-механических и триботехнических показателей по сравнению с композитами, содержащими механоактивированный наполнитель. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что модифицирование ПТФЭ механоактивированным серицитом приводит к увеличению степени кристалличности ПКМ, а использование термически активированного наполнителя сопровождается снижением кристалличности. Выявлена корреляционная зависимость между степенью кристалличности и средними размерами кристаллитов композитов в зависимости от содержания наполнителя. Методом ИК-спектроскопии установлено протекание трибохимических реакций при фрикционном контакте композитов с контртелом, способствующих формированию поверхностного слоя, локализующего сдвиговые деформации и защищающего материал от изнашивания.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (номер Госзадания [FSRG-2020-0017]).
Об авторах
А. П. Васильев
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
Россия
Россия
ВАСИЛЬЕВ Андрей Петрович, ведущий инженер, Институт естественных наук
677000, Якутск, ул. Белинского, 58
А. А. Охлопкова
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
Россия
Россия
ОХЛОПКОВА Айталина Алексеевна, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, УНТЛ «Технологии полимерных нанокомпозитов», Институт естественных наук
677000, Якутск, ул. Белинского, 58
Т. С. Стручкова
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
Россия
Россия
СТРУЧКОВА Татьяна Семеновна, кандидат технических наук, доцент, Институт естественных наук
677000, Якутск, ул. Белинского, 58
А. Г. Алексеев
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
Россия
Россия
АЛЕКСЕЕВ Алексей Гаврильевич, старший преподаватель, Институт естественных наук
677000, Якутск, ул. Белинского, 58
Список литературы
1. Buznik V.M., Kablov E.N. Arctic materials science: current state and prospects //Herald of the Russian Academy of Sciences. 2017. V. 87, No. 5. P. 397–408. DOI: https://doi.org/10.1134/S101933161705001X.
2. Friedrich K. Polymer composites for tribological applications //Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. 2018. V. 1, No. 1. P. 3–39. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2018.05.001.
3. Okhlopkova A.A., Sleptsova S.A., Nikiforova P.G., Struchkova T.S., Okhlopkova T.A., Ivanova Z.S. Main Directions for Research on the Development of Tribotechnical Composites Used in the Arctic Regions (Experience of North-Eastern Federal University in Yakutsk) // Inorganic Materials: Applied Research. 2019. V. 10, No. 6. P. 1441–1447. DOI: https://doi.org/10.1134/S2075113319060157.
4. Jia Z., Yang Y.L., Chen J.J., Yu X.J. Influence of serpentine content on tribological behaviors of PTFE/serpentine composite under dry sliding condition // Wear. 2010. V. 268, No. 7-8. P. 996–1001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2009.12.009.
5. Tan B., Stephens L.S. Evaluation of viscoelastic characteristics of PTFE-Based materials // Tribology International. 2019. V. 140. P. 105870. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.105870.
6. Krick B.A., Pitenis A.A., Harris K.L. et al. Ultralow wear fluoropolymer composites: nanoscale functionality from microscale fillers // Tribology International. 2016. V. 95. P. 245–255. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.10.002.
7. Машков Ю.К., Кургузова О.А., Рубан А.С. Разработка и исследование износостойких полимерных нанокомпозитов // Вестник СибАДИ. 2018. Т. 15, № 1 (59). С. 36–44.
8. Лазарева Н.Н., Слепцова С.А., Капитонова Ю.В., Охлопкова А.А., Москвитина Л.В. Разработка полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и природной глины // Перспективные материалы. 2017. № 12. С. 39–50.
9. Sleptsova S.A., Lazareva N.N., Fedoseeva V.I., Kapitonova Y.V., Okhlopkova A.A. The Influence of Metal Cations of Mechanoactivated Bentonite on Tribochemical Processes in PTFE // Journal of Friction and Wear. 2018. V. 39, No. 6. P. 469–475. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068366618060120.
10. Sleptsova S.A., Laukkanen S., Gladkina N.P., Fedoseeva V.I., Okhlopkova A.A., Grigoryeva L.A. Effect of kaolinite on the properties and structure of PTFE //AIP Conference Proceedings. AIP Publishing, 2018. V. 2053, No. 1. P. 040092. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5084530.
11. Reddy D.H.K., Lee S.M., Kim J.O. A review on emerging applications of natural sericite and its composites //World Applied Sciences Journal. 2013. V. 27, No. 11. P. 1514–1523. DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013.27.11.1745.
12. Liang Y., Ding H., Sun S., Chen Y. Microstructural Modification and Characterization of Sericite // Materials. 2017. V. 10, No. 10. P. 1182. DOI: https://doi.org/10.3390/ma10101182.
13. Liang Y., Yang D., Yang T., Liang N., Ding H. The Stability of Intercalated Sericite by Cetyl Trimethylammonium Ion under Different Conditions and the Preparation of Sericite/Polymer Nanocomposites // Polymers. 2019. V. 11, No. 5. P. 900. DOI: https://doi.org/10.3390/polym11050900.
14. de Mayo González-Miranda F., Garzón E., Reca J., Pérez-Villarejo L., Martínez-Martínez S., Sánchez-Soto P. J. Thermal behaviour of sericite clays as precursors of mullite materials // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. V. 132, No. 2. P. 967–977. DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-018-7046-9.
15. Kumar G., Tanvar H., Pratap Y., Dhawan N. Thermal and mechanical activation of sericite for recovery of potash values // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2019. V. 72. No. 1. P. 17–25. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-018-1452-3.
16. Sleptsova S.A., Okhlopkova A.A., Kapitonova I.V., Lazareva N.N., Makarov M.M., Nikiforov L.A. Spectroscopic study of tribooxidation processes in modified PTFE // Journal of Friction and Wear. 2016. V. 37, No. 2. P. 129–135. DOI: https://doi.org/10.3103/S106836661602015X.
17. Liang Y., Jiang W., Ding H., Wang Y. The modification and characterization of thermal-treated sericite by fluorosilicate // Scientificreports. 2018. V. 8. No. 1. P. 14293. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32496-x.
18. Мартынов М.А., Вылегжанина К.А. Рентгенография полимеров. Метод. пособие для промышленных лабораторий. Л.: Химия, 1972. 96 с.
19. Fu T., Mo Z., Han P., Qi Y., Wu S., Chen D. Study on factors affecting room temperature transition of polytetrafluoroethylene // Chin. J. Polym. Sci. 1986. V. 4, No. 2. P. 170–179.
20. Brown E.N., Rae P.J., Dattelbaum D.M., Clausen B., Brown D.W. In-situ measurement of crystalline lattice strains in polytetrafluoroethylene // Experimental mechanics. 2008. V. 48, No. 1. P. 119–131. DOI: https://doi.org/10.1007/s11340-007-9075-3.
21. Marega C., Marigo A., Causin V., Kapeliouchko V., Di Nicolò E., Sanguineti A. Relationship between the Size of the Latex Beads and the Solid− Solid Phase Transitions in Emulsion Polymerized Poly (tetrafluoroethylene) // Macromolecules. 2004. V. 37, No. 15. P. 5630–5637. DOI: https://doi.org/10.1021/ma049238o.
22. Thanhmingliana, Tiwari D., Lee S.M. Hybrid materials in the remediation of arsenic contaminated waters: a physico-chemical study // Desalination and Water Treatment. 2016. V. 57, No. 5. P. 1995–2005. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2014.979241.
23. Yan S. et al. Thermal, mechanical, and tribological properties of sodium-montmorillonite-nanoparticlereinforced polyethersulfone and polytetrafluoroethylene ternary composites // Friction. 2020. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.1007/s40544-019-0343-x.
24. Кропотин О.В., Машков Ю.К., Егорова В.А., Кургузова О.А. Влияние углеродных модификаторов на структуру и износостойкость полимерных нанокомпозитов на основе политетрафторэтилена // Журнал технической физики. 2014. Т. 84, № 5. С. 66.
25. Harris K.L., Pitenis A.A., Sawyer W.G., Krick B.A., Blackman G.S., Kasprzak D.J., Junk C.P. PTFE tribology and the role of mechanochemistry in the development of protective surface films // Macromolecules. 2015. V. 48, No. 11. P. 3739–3745. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b00452.
26. Onodera T., Kawasaki K., Nakakawaji T., Higuchi Y., Ozawa N., Kurihara K., Kubo M. Effect of tribochemical reaction on transfer-film formation by poly (tetrafluoroethylene) //The Journal of Physical Chemistry C. 2014. V. 118, No. 22. P. 11820–11826. DOI: https://doi.org/10.1021/jp503331e.
27. Bhargava S., Makowiec M.E., Blanchet T.A. Wear reduction mechanisms within highly wear-resistant graphene-and other carbon-filled PTFE nanocomposites // Wear. 2020. V. 444. P. 203163. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203163.
Рецензия
Для цитирования:
Васильев А.П., Охлопкова А.А., Стручкова Т.С., Алексеев А.Г. Влияние модифицированного серицита на свойства и структуру политетрафторэтилена. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020;25(2):147-156. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-2-12
For citation:
Vasilev A.P., Okhlopkova A.A., Struchkova T.S., Alekseev A.G. Influence of modified sericite on the properties and structure of polytetrafluoroethylene. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2020;25(2):147-156. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-2-12
Просмотров:
88
Послать статью по эл. почте 