Публикации автора

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 работе приведены результаты сравнительных исследований физико-механических свойств сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и модифицированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) после стендовых натурных испытаний на климатическом полигоне в г. Якутск, проведенных в марте и в октябре. Исследования физико-механических показателей экспонированных образцов проводились через 30, 105, 135, 180, 270 и 365 дней. Выявлено, что старение образцов СВМПЭ приходятся на летние месяцы, независимо от сезона выставления. Рассмотрены изменения физико-химической структуры методом ИК-спектроскопии. Установлена интенсификация процессов фотохимической деструкции СВМПЭ в присутствии углеродных волокон. Проведены расчеты температур поверхности образцов при облучении солнечной радиацией в условиях натурной экспозиции в г. Якутск, используя линейную регрессионную модель для оценки температуры поверхности материалов с покрытиями разного цвета.

Получены новые данные о влиянии климатических факторов Якутии на изменение деформационно-прочностных свойств СВМПЭ. Установлены механизмы воздействия факторов окружающей среды: температуры, солнечной радиации, сезона экспонирования на процессы старения СВМПЭ и его композитов. Результаты получат развитие в полимерном материаловедении для решения вопросов по снижению старения полимеров. На основании проведенных работ композиционные материалы на основе СВМПЭ, предназначенные для работы под открытым воздухом в условиях Якутии, например футеровки, рекомендуется дополнительно модифицировать эффективными стабилизаторами с целью предотвращения процессов светового старения.