Розробка і дослідження наномодифікованих композиційних фторопластових матеріалів триботехнічного призначення

Autor: Dykha, Aleksandr, Svidersky, Vladyslav, Danilenko, Igor, Bilichenko, Viktor, Kukurudzyak, Yuri, Kirichenko, Ludmila
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Матеріалознавство; 38-48
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Материаловедение; 38-48
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Materials Science; 38-48
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: This paper reports the analytical and experimental studies aimed at designing and modeling fluoropolymer anti-friction materials. The optimal ratios of the total surface of polymer particles to the total surface of filler particles for different brands of fluoropolymer-4 have been determined, as well as the critical concentrations of the modifiers of fluoropolymer anti-friction materials. The calculations of antifriction carboplastics' elasticity modules indicate the existence of adhesion between carbon fiber and polytetrafluoroethylene. When constructing composites that combine high durable and tribotechnical characteristics, it is advisable to combine modifiers with different dispersion and polymer-oligomeric matrices, which enables the implementation of the principle of multilevel modifying. It has been established that the adhesion between carbon fiber and polytetrafluoroethylene can be improved by applying a fluoropolymer coating onto the surface of carbon fibers or by modifying with zirconium oxide nanopowders. The binary fluoropolymer matrix applied to the surface of carbon fiber can be used as an effective base for composite materials. This study has demonstrated that filling polytetrafluoroethylene (PTFE) with coke, carbon fibers (18‒19.5 % by weight), and zirconium oxide nanopowders in the amount of up to 2 % by weight produces materials with high mechanical characteristics and durability. It has been shown that the existence of an oligomer component improves the thermodynamic compatibility at the interface and promotes the plasticization of the PTFE boundary layers. Molecular structure with a certain orientation of coke and carbon fiber in the interphase areas is inherent in the materials with improved physical and mechanical properties
Выполнены аналитические и экспериментальные исследования для конструирования и моделирования фторопластовых антифрикционных материалов. Определенны оптимальные соотношения суммарной поверхности частиц полимера к суммарной поверхности частиц наполнителя для разных марок фторопласта-4 и критические концентрации модификаторов фторопластовых антифрикционных материалов. Расчеты модулей упругости антифрикционных карбопластиков свидетельствуют о наличии адгезии между углеродным волокном и политетрафторэтиленом. При создании композитов, которые сочетают высокие прочностные и триботехнические характеристики, целесообразно сочетание модификаторов разной дисперсности и полимер-олигомерные матрицы, что обеспечивает реализацию принципа многоуровневого модифицирования. Установлено, что адгезия между углеродным волокном и политерафторетиленом может быть увеличена в результате нанесения на поверхность углеродных волокон фторопластового покрытия или модификацией нанопорошками оксида циркония. Бинарная фторопластовая, нанесенного на поверхность углеродного волокна, может быть использована в качестве эффективной основы для композиционных материалов. Проведенные исследования показали, что наполнение политетрафторетилена (ПТФЕ), коксом, углеродными волокнами (18–19,5 мас. %) и нанопорошками оксидов циркония в количестве до 2 масс. % приводит к получению материалов, которые владеют высокими механическими характеристиками и износостойкостью. Показано, что наличие олигомерного компонента повышает термодинамическую совместимость на границе раздела и способствует пластифицированию граничных слоев ПТФE. Материалам с улучшенными физико-механическими свойствами отвечает молекулярная структура с определенной ориентацией кокса и углеродного волокна в межфазных участках
Виконані аналітичні та експериментальні дослідження для конструювання і моделювання фторопластових антифрикційних матеріалів. Визначені оптимальні співвідношення сумарної поверхні частинок полімеру до сумарної поверхні частинок наповнювача для різних марок фторопласту-4 і критичні концентрації модифікаторів фторопластових антифрикційних матеріалів. Розрахунки модулів пружності антифрикційних карбопластиків свідчать про наявність адгезії між вуглецевим волокном і політетрафторетиленом. При створенні композитів, що поєднують високі міцнісні і триботехнічні характеристики, доцільно поєднання модифікаторів різної дисперсності і полімер-олігомерні матриці, що забезпечує реалізацію принципу багаторівневого модифікування. Встановлено, що адгезія між вуглецевим волокном і політерафторетиленом може бути збільшена в результаті нанесення на поверхню вуглецевих волокон фторопластового покриття або модифікацією нанопорошками оксиду цирконію. Бінарна фторопластова матриця, нанесеного на поверхню вуглецевого волокна, може бути використана як ефективна основа для композиційних матеріалів. Проведені дослідження показали, що наповнення політетрафторетилену (ПТФЕ), коксом, вуглецевими волокнами (18–19,5 мас. %) і нанопорошками оксидів цирконію в кількості до 2 мас. % приводить до отримання матеріалів, що володіють високими механічними характеристиками і зносостійкістю. Показано, що наявність олігомерного компонента підвищує термодинамічну сумісність на межі розділу і сприяє пластифікуванню граничних шарів ПТФЕ. Матеріалам з покращеними фізико-механічними властивостями відповідає молекулярна структура з певною орієнтацією коксу і вуглецевого волокна в міжфазних ділянках
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: