Процессы изнашивания полимерных композиционных материалов (ПКМ) в условиях отрицательных температур остаются недостаточно изученными. В связи с этим проведение триботехнических исследований при низких температурах полимерных композитов вызвано необходимостью оценки их работоспособности в регионах с холодным климатом. Результаты таких исследований будут способствовать формированию практических решений для создания новых морозостойких композитов технического назначения и повышению надежности и безопасности эксплуатации техники в условиях низких климатических температур.
Целью данной работы является изучение триботехнических свойств ПКМ при комнатной и отрицательных температурах.
В работе исследованы ПКМ на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с 5 мас.% нановолокон (УНВ-02) и микроволокон (УВИС-АК-П), полученные двумя способами: простым смешением в лопастном смесителе и с применением совместной механоактивации 1/2 части полимера с наполнителем в планетарной мельнице. Триботехнические испытания проведены в испытательной камере «КТХ-150» (ООО «Технология», Россия), а также вне помещения на открытом воздухе с использованием экспериментальной установки «Трибометр-1» (схема трения «палец–диск»), разработанной в ИПНГ СО РАН. Показано, что при –30 °С скорость массового изнашивания снижается у ПТФЭ в 4,5 раза, у композитов с УНВ-02 в 1,4–1,7, у композита с УВИС-АК-П – в 1,5 раза. Коэффициент трения несколько повышается у всех ПКМ, за исключением исходного полимера. Повышение износостойкости связано с «замораживанием» структуры композитов в процессе трения при низкой температуре, приводящей к повышению твердости. Установлено, что стационарный режим трения композитов при отрицательной температуре достигается быстрее в камере, чем при комнатной температуре и на открытом воздухе. Полученные результаты будут способствовать развитию арктического материаловедения, в частности по вопросам изучения поведения полимерных материалов в условиях холодного климата.
В условиях растущих требований к надежности и долговечности полимерных материалов, используемых в узлах трения и уплотнительных системах, актуальной задачей является разработка композитов с улучшенными триботехническими и механическими свойствами. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) широко применяется благодаря своим уникальным антифрикционным характеристикам, однако его низкая износостойкость ограничивает использование в экстремальных условиях. Модификация ПТФЭ наполнителями, такими как диоксид церия (CeO2), позволяет улучшить его эксплуатационные свойства. Цель исследования: изучение влияния механохимической активации оксида церия на свойства и структуру ПТФЭ для улучшения механических и триботехнических характеристик. В работе использовались методы переработки полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе ПТФЭ. Механохимическая активация CeO2 проводилась в планетарной мельнице. Для анализа структуры и свойств применялись рентгеноструктурный анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, ИК-спектроскопия, а также механические и триботехнические испытания. Установлено, что введение 2 мас.% CeO2 в ПТФЭ повышает степень кристалличности и энтальпию плавления ПКМ при использовании механоактивированного наполнителя. Триботехническими испытаниями установлено повышение износостойкости ПКМ с механоактивированным CeO2 в 254 раза при сохранении коэффициента трения на уровне исходного полимера. Исследование поверхностей трения ПКМ методом ИК-спектроскопии выявило образование перфторкарбоксилатных солей в процессе изнашивания, что свидетельствует о протекании трибохимических процессов. Разработанные ПКМ на основе ПТФЭ с механоактивированным CeO2 демонстрируют улучшенные механические и триботехнические свойства, что делает их перспективными материалами для применения в узлах трения и уплотнительных системах.