Полимерные композиционные материалы на основе СВМПЭ, наполненные модифицированным монтмориллонитом

Представлены результаты исследований влияния органомодифицированного монтмориллонита (оММТ) марки 101/102 на физико-механические, триботехнические и термодинамические характеристики сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Наполнитель вводили в полимерную матрицу в содержании 0,5, 1 и 2 масс. % . Образцы для испытаний получали методом горячего прессования. Было установлено, что введение 0,5 масс. % оММТ в сверхвысокомолекулярный полиэтилен приводит к увеличению прочности при растяжении на 23 %, и модуля упругости на 14 % относительно ненаполненного полимера. Показано, что скорость массового изнашивания материала при сухом трении скольжения уменьшается в 1,5 раза, а линейного износа – в 2,8 раза по сравнению с исходным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом. Методом дифференциальносканирующей калориметрии выявлено, что с увеличением содержания наполнителя в полимерной матрице значения энтальпии плавления и степени кристалличности уменьшаются на 4 %. Структурными исследованиями показано, что введение органоглины в полиэтилен способствует формированию сферолитной структуры композитов, где частицы наполнителя выступают центрами кристаллизации. Материалы с такой структурой характеризуются повышенной прочностью и износостойкостью по сравнению с исходным полимером.

1. Охлопкова А.А., Стручкова Т.С., Васильев А.П., Алексеев А.Г., Дьяконов А.А. Влияние термической обработки на надмолекулярную структуру порошка политетрафторэтилена // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2016.

2. №. 4 (54). С. 48–57.

3. Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие/ под ред. А. А. Берлина. СПб.: Профессия, 2008. С. 54–55.

4. Wang H., Xu L., Zhang M., Li R., Xing Z., Hu J., Wang M., Wu G. More wear-resistant and ductile UHMWPE composite prepared by the addition of radiation crosslinked UHMWPE powder // Journal of Applied Polymer Science. 2017. V. 134, N 13. DOI: 10.1002/app.44643

5. Селютин Г.Е. Гаврилов Ю.Ю., Воскресенская Е.Н., Захаров В.А., Никитин В.Е., Полубояров В.А. Композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена: свойства, перспективы использования // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т. 18, № 3. С. 375–388.

6. Слепцова С.А., Кириллина Ю.В., Лазарева Н.Н., Макаров М.М. Разработка и исследование полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и слоистых силикатов // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2015. № 6 (50). С. 95–104.

7. Чвалун С.Н., Новокшонова Л.А., Коробко А.П., Бревнов П.Н. Полимер-силикатные нанокомпозиты: физико-химические аспекты синтеза полимеризацией in situ // Российский химический журнал. 2008. Т. 52,

8. № 5. С. 52–57.

9. Третьякова В. Д., Бахов Ф. Н., Демиденок К. В. Использование современных композиционных материалов на основе слоистых силикатов в автомобильной промышленности // Вестник евразийской науки. 2011. №4 (9). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ ispolzovanie-sovremennyh-kompozitsionnyh-materialovna-osnove-sloistyh-silikatov-v-avtomobilnoypromyshlennosti (Дата обращения: 14. 03. 2019)

10. Богданова Ю.Г. Адгезия и ее роль в обеспечении прочности полимерных композитов: учеб. пособие для студентов. М.: МГУ, 2010. 68 с.

11. Данилова С.Н., Охлопкова А.А., Песецкий С.С., Миронова С.Н., Саввинова О.Р., Спиридонов А.М. Исследование физико-механических и триботехнических свойств сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного органоглиной // Полимерные материалы и технологии, 2018. Т. 4, № 3. С. 57–65.

12. Третьякова В. Д., Бахов Ф. Н., Демиденок К. В. Повышение характеристик композиционных материалов на основе полиамида посредством модификации наночистицами монтмориллонита // Вестник евразийской науки. 2011. № 4 (9). URL: https://naukovedenie.ru/ sbornik9/92.pdf (дата обращения 20.02.2018)

13. Микитаев А.К., Каладжян А.А., Леднев О.Б., Микитаев М.А. Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглин // Исследовано в России. 2004. Т. 7. С. 912–922. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/nanokompozitnye-polimernye-materialy-naosnove-organoglin (дата обращения: 20.03.2019).

14. Охлопкова А.А., Петрова П.Н., Попов С.Н., Слепцова С.А. Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена. Российский химический журн. 2008. Т. 52,

15. № 3. С. 147–152.

16. Охлопкова А.А., Охлопкова Т.А., Борисова Р.В. Управление процессами структурообразования в полимерных композиционных материалах на основе СВМПЭ // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2015. №. 2 (78). С. 73–78.

17. Panin S.V., Kornienko L.A., Suan T.N., Ivanova L.R., Korchagin M.A., Shil’ko S.V., Pleskachevskii Y.M. Wear resistance of composites based on hybrid UHMWPE– PTFE matrix: Mechanical and tribotechnical properties of the matrix //Journal of Friction and Wear, 2015. V. 36. N 3. P. 249–256. DOI: 10.3103/S1068366615030113