Антифрикционные трехкомпонентные композиты на основе полиэфиркетона с нано- и микронаполнителями для машиностроения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Нгуен Дык Ань

• Нгуен Дык Ань
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Дык Ань

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК): свойства, способ получения и 14 применение

1.2. Проблема трения и износа ПЭЭК

1.3. Способы повышения износостойкости композитов на 25 основе ПЭЭК

1.3.1. Композиты на основе ПЭЭК, армированные волокнистыми 26 наполнителями

1.3.2. Наполнение ПЭЭК твердосмазочными частицами

1.3.3. Повышение износостойкости за счет введения 33 нанонаполнителей

1.4 Постановка задачи исследований

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы исследований

2.2. Методика исследований 43 Глава 3. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЭЭК С УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ И ТВЕРДОСМАЗОЧНЫМИ ЧАСТИЦАМИ

3.1. Введение к главе

3.2. Износ ненаполненного ПЭЭК по металлическому и 49 керамическому контртелам

3.3. Композиты на основе ПЭЭК, наполненные короткими 52 углеродными микроволокнами

3.4. Композиты на основе ПЭЭК, наполненные углеродными 57 волокнами различной размерности

3.5. Композиты на основе ПЭЭК, наполненные

твердосмазочными частицами

3.6. Трехкомпонентные композиты на основе ПЭЭК, 70 наполненные молотыми углеродными волокнами и частицами ПТФЭ

3.7. Заключение к главе 3 80 Глава 4. СТУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЭЭК, НАПОЛНЕННЫХ ДИСУЛЬФИДОМ МОЛИБДЕНА (ЫО82) И ПОЛИТРАФТОРЭТИЛЕНОМ (ПТФЭ)

4.1. Введение к главе

4.2. Двухкомпонентные композиты на основе ПЭЭК, 82 наполненные дисульфидом молибдена МоБ2

4.3. Трехкомпонентные композиты на основе ПЭЭК, 89 наполненные дисульфидом молибдена и политетрафторэтиленом

4.4. Заключение к главе 4 101 Глава 5. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЭЭК, НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНОМ (ПТФЭ) И НАНОНПОЛНИТЕЛЯМИ

5.1. Введение к главе

5.2. Композиты на основе ПЭЭК, наполненные углеродными 103 нановолокнами (УНВ)

5.3. Композиты на основе ПЭЭК, наполненные наночастицами 108 в количестве 0,3 вес. %

5.4. Композиты на основе ПЭЭК, содержащие 7 вес. % 118 нанонаполнителей

5.5. Трехкомпонентные композиты на основе ПЭЭК,

наполненные ПТФЭ и наночастицами (нановолокнами)

5.6. Заключение к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Антифрикционные трехкомпонентные композиты на основе полиэфиркетона с нано- и микронаполнителями для машиностроения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), благодаря уникальному сочетанию различных физико-механических характеристик, является одним из перспективных конструкционных полимерных материалов для машиностроения. Этот полимер обладает рядом ценных эксплуатационных свойств: высокая прочность, высокая термическая и химическая стойкость, повышенная ударная вязкость. Однако, являясь высокопрочным и термостойким в широком интервале температур (-65 °С до +260 °С), ПЭЭК обладает высоким коэффициентом трения и недостаточной износостойкостью, что может ограничивать его применение в узлах трения изделий машиностроения.

Выбором наполнителей можно целенаправленно изменять функциональные свойства и расширять области применения изделий из ПЭЭК. В частности, для повышения механических свойств вводят армирующие волокна (углеродные, стеклянные, арамидные и др.). Однако, как было неоднократно показано в литературе, даже при трении по ненаполненному ПЭЭК стальное контртело может испытывать заметный износ, в то время как при наполнении полимера армирующими волоками интенсивность износа может многократно возрастать. Это существенно сдерживает применение ПЭЭК в металло-полимерных трибосопряжениях в машиностроении.

Традиционно проблема придания ПЭЭК антифрикционных свойств решается путем введения твердосмазочных наполнителей, прежде всего политетрафторэтилена (ПТФЭ), который для ПЭЭК способен снижать интенсивность износа на несколько порядков [1, 2]. В последнее время также активно разрабатываются нанокомпозиты на основе ПЭЭК. При этом авторы показывают порой противоречивые данные о влиянии наполнителей на сопротивление изнашиванию композитов при сухом трении скольжения [3, 4]. Тем не менее, добавление (нано)частиц различного состава в качестве

твердосмазочных включений не приводит к заметному повышению износостойкости. Более того, изменение состава композитов за счет наполнения при улучшении одних свойств, как правило, сопровождается ухудшением других. В этой связи для достижения требуемых свойств полимерных композитов используются различные методы оптимизации, зачастую сложные в применении или подразумевающие обязательное наличие ярко выраженного экстремума целевой функции [5].

Введение в ПЭЭК частиц фторопласта традиционно сопровождается снижением деформационно-прочностных свойств. Именно отсутствие межфазной адгезии, обусловленной неполярной природой ПТФЭ, препятствует получению однородных по структуре высокопрочных композитов. Необходимо компенсировать частичную потерю прочности введением армирующих волокон, либо модификацией структуры полимерного связующего/матрицы, например, введением

(нано)наполнителей. Поэтому создание многокомпонентных композитов, в которых каждый наполнитель выполняет определенную функцию, является актуальным и эффективным подходом. Тема исследований актуальна в приложении к разработке антифрикционных материалов для узлов трения в машиностроении, включая высоконагруженные (подшипники, шестерни, зубчатые передачи), а также уплотнительные (насосы, клапаны, задвижки) для металло- и керамо-полимерных трибосопряжений.

Степень разработанности темы исследования. Исследования в этом направлении известны в научно-технической литературе. Заметный вклад в исследования механизма изнашивания и повышения износостойкости ПЭЭК внесли такие ученые, как K. Friedrich, С. L. Brockett, T. Gradt, A. Schlarb, P. Werner, M. Zalaznik, S. Bahadur, Q. H. Wang, G. Theiler, W. G. Sawyer, J. P. Davim и мн. др. Однако, несмотря на большое количество опубликованных работ, в настоящее время известно небольшое число публикаций, посвященных системным всесторонним исследованиям зависимости структуры композитов от содержания наполнителя, влияния

структуры на механические и триботехнические свойства. Практически отсутствуют обобщенные данные о закономерностях изнашивания ПЭЭК и композитов на его основе при трении скольжения по различным по составу (и твердости) контртелам.

Целью диссертационного исследования является разработка и выбор рационального состава высокопрочных антифрикционных

трехкомпонентных композитов на основе ПЭЭК, наполненных рубленными или молотыми углеродными волокнами, твердосмазочными микрочастицами ПТФЭ и MoS2, а также наночастицами/нановолокнами УНВ, латуни, SiO2 и CuFe2O4.

Для достижения поставленной в данной работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние длины (в интервале 70 мкм - 2 мм) и содержания углеродных волокон, а также типа твердосмазочных наполнителей (ПТФЭ, графит, нитрид бора в количестве 10 вес. %) на формирование структуры, механические и триботехнические свойства композитов на основе ПЭЭК. На основе полученных данных экспериментально-теоретическим методом определить рациональный состав трехкомпонентных износостойких композитов на основе «ПЭЭК+УВ+ПТФЭ».

2. Исследовать влияние введения частиц MoS2 (при содержании 1 и 10 вес. %) на формирование структуры, механических и триботехнических свойств композитов на основе ПЭЭК. Определить рациональный состав трехкомпонентных износостойких композитов на основе «ПЭЭК+MoS2+ПТФЭ» экспериментально-теоретическим методом.

3. Исследовать влияние типа (УНВ, латунь, SiO2 и CuFe2O4) и количества (0.3 и 7 вес. %) нанонаполнителей на формирование структуры, механических и триботехнических свойств композитов на основе ПЭЭК. На основе полученных данных выявить роль наночастиц в формировании

структуры и обеспечении высокого уровня триботехнических свойств трёхкомпонентных композитов на основе матрицы «ПЭЭК+ПТФЭ».

4. Исследовать влияние материала контртела (сталь ШХ15 и керамика 7Ю2) на закономерности сопротивления изнашиванию разработанных антифрикционных композитов для выявления и рекомендации предпочтительных условий эксплуатации при известных нагрузочно-скоростных параметрах сухого трения скольжения.

Научная новизна

1. В работе впервые обобщены и систематизированы закономерности формирования структуры, изменения механических свойств и изнашивания трехкомпонентных композитов на основе ПЭЭК при сухом трении скольжения по стальному и керамическому контртелам.

2. Впервые разработан композит на основе ПЭЭК с двумя типами твердосмазочных частиц ПТФЭ и MoS2, который обладает крайне высокой износостойкостью в условиях сухого трения скольжения как по металлическому, так и по керамическому контртелам.

3. Показано, что создание антифрикционных композитов на основе ПЭЭК не может реализовываться только за счет упрочнения полимерной матрицы: в металло-полимерном трибосопряжении повышение прочности полимерных композитов сопровождается износом металлического контртела; в керамо-полимерном трибосопряжении износостойкость этих композиций кратно уменьшается за счет разрушающего действия керамического контртела поверхности армированного полимера.

4. Реализован подход к разработке трехкомпонентных композиций на основе ПЭЭК, позволяющий на основе ограниченного количества экспериментальных данных определять рациональный состав композитов, обладающих заданными механическими и триботехническими свойствами.

Теоретическая значимость работы. Результаты, представленные в диссертационной работе, расширяют научные представления в области материаловедения, и заключаются в выявлении механизма изнашивания

ПЭЭК и композитов на его основе в условиях сухого трения скольжения по стальному и керамическому контртелам. Обоснована возможность повышения износостойкости ПЭЭК путем введения углеродных волокон, твердосмазочных частиц и нанонаполнителей, а также разработки многокомпонентных композиций на основе ПЭЭК с заданными свойствами экспериментально-теоретическим методом.

Практическая значимость работы. Трехкомпонентные композиты на основе «ПЭЭК+10ПТФЭ», наполненные углеродными волокнами, дисульфидом молибдена (M0S2) или нанонаполнителями (УНВ, наночастицы Cu и CuFe2O4) рекомендуются для изготовления деталей механизмов, работающих в металло-полимерных и керамо-полимерных узлах трения в отсутствии смазочной среды, в частности поршневых уплотняющих колец, подшипников скольжения, шестерни, рабочих колес наносов, зубчатых колес, вентилей, частей моторов с обеспечением высокой износостойкости.

Связь работы с Государственными программами и темами. Работа выполнялась в рамках следующих научных проектов и программ: проект РФФИ 18-58-00037_Бел_а «Разработка научных основ получения износостойких биосовместимых экструдируемых полимерных нанокомпозитов для 3D печати имплантатов сложной формы» (2018 -2019 гг.); проект РФФИ 16-48-700192_р_а «Научные основы создания многоуровневых твердосмазочных, экстудируемых, антифрикционных композитов на базе перспективных термопластичных полимеров для медицины и машиностроения» (2016 - 2018 гг.); проект фундаментальных исследований государственных академий наук № III.23.1.3. «Научные основы диагностики предразрушения и оценки ресурса работы многоуровневых структурно-неоднородных сред» (2013-2016 гг.); проект фундаментальных исследований государственных академий наук № 23.1.3. «Научные основы многоуровневого подхода к мониторингу, оценке механического состояния и диагностике предразрушения конденсированных сред и мягкой материи (soft matter)» (2017-2019 гг.); Грант Президента РФ поддержки ведущих научных

школ НШ-5875.2018.8 «Многоуровневый подход к исследованию и разработке структурно-неоднородных материалов, ориентированных на цифровые технологии их изготовления для приложений в медицине, аэрокосмической отрасли и машиностроении» (2018-2019 гг.).

Методы исследования. Основными методами исследования в работе являются растровая электронная микроскопия, оптическая микроскопия, а также дифференциальная сканирующая калориметрия. Использованы методы измерения механических свойств и триботехнических испытаний, а также методы планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту.

1. Рациональный состав трехкомпонентного композита «ПЭЭК +10 вес. % ПТФЭ+10 вес. %МУВ», в котором армирующие действие углеродных волокон повышает модуль упругости до 1,5 раз, а твердосмазочное действие частиц ПТФЭ увеличивает износостойкость в условиях сухого трения до 23 раз при скольжении по металлическому и до 7,5 раз - по керамическому контртелу по сравнению с ненаполненным ПЭЭК.

2. Рациональный состав трехкомпонентного полимерного композита, модифицированного двумя типами микрочастиц «ПЭЭК+10%ПТФЭ+0,5%MoS2», структура которого благоприятствует формированию и закреплению на поверхности контртела защитной пленки из продуктов изнашивания, что повышает износостойкость в условиях сухого трения до 39 раз при скольжении по металлическому до 15 раз - по керамическому контртелу по сравнению с ненаполненным ПЭЭК.

3. Состав трехкомпонентных композитов на основе «ПЭЭК+10%ПТФЭ» с 0.3 вес.% наночастиц УНВ и CuFe2O4, наличие которых способствует лучшему удерживанию на поверхности контртела пленки переноса, защищающей от микроабразивного воздействия, как полимерный композит, так и контртела обоих типов. Это обеспечивает повышение износостойкости при сухом трении скольжения до 22 раз в условиях металло-полимерного (в композите «ПЭЭК+10 вес. %ПТФЭ+0,3

вес. CuFe2O4») и до 12 раз в условиях керамо-полимерного трибосопряжений (в композите «ПЭЭК+10 вес. %ПТФЭ+0,3 вес. %УНВ»).

4. При создании антифрикционных композитов на основе ПЭЭК необходимым эффективным компонентом является ПТФЭ (в количестве порядка 10 вес.%), в то время как введением третьего компонента можно либо повысить прочностные свойства (например, 10 вес. % МУВ), либо дополнительно повысить износостойкость при сухом трении скольжения (0,5 вес.%Мо32 или 0,3 вес.% УНВ).

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных исследовательских методов и оборудования, систематическим характером проведения экспериментов и измерений, обработкой данных, а также согласием полученных результатов с данными подобных работ других авторов.

Апробация работы. Результаты данной работы были представлены на всероссийских и международных семинарах и конференциях: Международная конференция молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. 30 мая - 1 июня 2017 г., ФГБНУ ТИСНУМ, г. Москва, г. Троицк; 6 - я Международная научная конференция «Новые оперативные технологии» 28 сентября - 01 октября 2017 г., Томск, Россия; Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Современные технологии и материалы новых поколений» 09 - 13 октября 2017 г., Томск, Россия; Международная конференция «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» 09 - 13 октября 2017 г., Томск, Россия; III Всероссийский научный семинар с международным участием «Междисциплинарные проблемы аддитивных технологий» 4-6 декабря 2017 г, Томск, Россия; 11-я Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» 29 мая - 1 июня 2018 г., ФГБНУ ТИСНУМ, г. Москва, г. Троицк; XIX Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых

«Химия и химическая технология в XXI веке» 21 - 24 мая 2018 г., Томск, Россия; Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения» 26 - 30 ноября 2018 г. Томск, Россия; Международная конференция «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» и «Химия нефти и газа» в рамках Международного симпозиума «Иерархические материалы: разработка и приложения для новых технологий и надежных конструкций» 1 - 5 октября 2018 г., Томск, Россия; 9-ая Международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» 26 -28 февраля 2019 г., Омск, Россия; Международная конференция молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. 29 - 31 мая 2019 г., Москва, г. Троицк, Россия; Международная конференция «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций», 1 -5 ноября 2019, г. Томск, Россия; Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения», 01-05 ноября 2019, г. Томск, Россия; Юбилейная 10-ая Международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» 26 -29 февраля 2020 г., Омск, Россия.

Публикация. Основное содержание работы изложено в 12 статьях, опубликованных в ведущих, в том числе международных рецензируемых журналах, 3 из которых входят в список ВАК и 1 патент на изобретение РФ.

Вклад автора состоит в проведении всех экспериментальных исследований по определению механических и триботехнических характеристик композиционных образцов, измерении плотности и твердости по Шору Д, определении степени кристалличности, обработке результатов, формулировке выводов, написании научных статьей. Изготовление образцов, включая введение наполнителей (милли-, микро- и наноразмера),

осуществляли в лаборатории механики полимерных композиционных материалов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. Определение степени кристалличности на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК) выполняли в национальном исследовательском Томском политехническом университете. РЭМ-изображения надмолекулярной структуры композитов получили в Центре коллективного пользования Национального исследовательского Томского государственного университета.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 136 использованных источников. Всего 162 страниц, проиллюстрирована 81 рисунками и 32 таблицами.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК): свойства, способ получения и

применение

Полиэфиркетоны представляют собой группу ароматических полимеров, молекулярные цепи которых построены из фениленовых циклов, карбонильных групп и атомов кислорода. Температура стеклования и плавления этих полимеров зависит от содержания кетонных групп (рис. 1.1) [6].

Рис. 1.1. Температура стеклования и плавления полиэфиркетонов в зависимости от содержания кетонных групп в структуре полимера

Среди этой группы полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), благодаря уникальному сочетанию различных эксплуатационных характеристик, является одним из перспективных конструкционных полимерных материалов. Этот полимер обладает рядом бесценных качественных свойств, такими как высокой прочностью, высокой термической и химической стойкостью, высокой биосовместимостью и повышенной ударной вязкостью. ПЭЭК отличается способностью длительной эксплуатации при высокой температуре (от -40 до 260 °С), сохраняя при этом отличные механические

свойства [7, 8]. В таблице 1.1 приводится сравнение термических свойств некоторых высокотемпературных полимеров [9, 10].

Таблица 1.1. Термические свойства разных высокотемпературных

полимеров

Полимеры Температура стеклования, 0С Температура плавления, 0С Температура прогиба при напряжении 1,8 МПа, °С

Политетрафторэтилен -120 327 50

Полифениленсульфид 90 280 115

Полиэфиэфиркетон 143 343 153

Полиамид ПА66 60 260 105

Полиимид до 385 >400 до 360

Классическими способами получения полиэфирэфиркетонов являются реакции нуклеофильного замещения (рис. 1.2), которые состоят в поликонденсации алкоголятов бисфенолов с ароматическими соединениями, содержащими подвижный атом галогена, активированный карбонильными группами, а также реакции электрофильного замещения по Фриделю-Крафтсу с использованием кислот Льюиса в качестве катализатора. Существуют также многочисленные способы получения ПЭЭК, заключающиеся в усовершенствовании существующих методов, с целью достижения более высоких эксплуатационных характеристик. Синтез проводится в различных растворителях и температурных режимах, при различных соотношениях исходных мономеров и олигомеров в одну или несколько стадий [11].

Рисунок 1.2. Получение ПЭЭК конденсацией 4,4'-дифтордифенилкетона с гидрохиноном (температура реакции 200-250 0С) [12]

Уникальная химическая природа ПЭЭК позволяет отказаться от необходимости в использовании модифицирующих добавок. Также стоит отметить незначительное количество экстрагируемых составляющих, что обеспечивает высокий уровень чистоты материала (это позволяет использовать ПЭЭК в медицине). ПЭЭК широко используется для изготовления оборудования, которое требует периодической стерилизации (рукоятки инструмента, держатели ампул, зонды и пр.). Также применяется для изготовления подшипниковых колец и подшипников для бормашин, цилиндрических колб для выращивания и уничтожения бактерий, инструментов или крепежных элементов, работающих под воздействием рентгеновского излучения, а также медицинских имплантатов с уникальными свойствами [13]. Имплантаты, изготовленные из ПЭЭК и композитов на его основе, обладают высокой прочностью и большей биосовместимостью по сравнению с металлическими имплантатами. Кроме этого, они обладают отличной износостойкостью [14].

ПЭЭК является сырьем для выпуска разнообразных автомобильных деталей благодаря устойчивости к гидролизу, инертности по отношению к химическим веществам, теплостойкости и упруго-прочностным свойствам. ПЭЭК может заменить металлы, например, для производства элементов роторов насосов. Кроме того, полимер применяют при производстве автоматических КПП и регулировочных шайб для легковых автомобилей.

ПЭЭК является одним из лучших кандидатов для замены металлов в авиационной и космической промышленности. Композиты на основе ПЭЭК обладают высокой прочностью, высокой работоспособностью при низкой температуре. В частности, использование полимерных композитов на основе ПЭЭК позволяет уменьшить вес до 70 % по сравнению с металлом. По расчету уменьшение 1 кг веса самолета позволяет экономить 100 долларов США в год на потреблении топлива. Кроме этого, ПЭЭК обладает бесценными свойствами такими, как трудная воспламеняемость, низкая газопроницаемость, высокое электросопротивление, стойкость к истиранию, благодаря которым ПЭЭК широко используется для покрытия проводов и кабелей, применяющихся в деталях аэрокосмического и военного оборудования; в судостроении, на атомных электростанциях, на нефтяных скважинах, а также в электротехнике и электронике [15].

Благодаря высокому показателю текучести расплава, ПЭЭК широко применяется в аддитивных производственных технологиях. Изделия, изготовленные из ПЭЭК методом SD-печати, обладают достаточно высокими механическими и технологическими свойствами [16].

В 2015 году Европа и Северная Америка заняли 55,88 % от объема глобального потребления ПЭЭК в целом. Объем мирового рынка ПЭЭК оценивается в 560 миллионов долларов США в 2017 году и достигнет до 1570 миллионов долларов США в 2025. Крупными производителями ПЭЭК являются компании VICTREX, Solvay, ZYPEEK, Эвоник, Kingfa, JUSEP...

[17].

1.2. Проблема трения и износа ПЭЭК

Полимерные материалы, в том числе ПЭЭК, широко применяются в узлах трения скольжения и качения современных машин и механизмов. Проблемы трения и изнашивания ПЭЭК и композитов на его основе обсуждаются на страницах научно-технической литературы.

Kukureka и др. [18, 19] изучали трение и износ вершин зубьев при переходе от качения к скольжению. Для упрощения рассмотрения процессов

трения использовали два трущихся диска, изготовленных из ПЭЭК (рис. 1.3). Показано, что механизм разрушения материалов связан со структурой контактных поверхностей, а также сопровождается их плавлением и контактной усталостью. Также было определено, что шестерни из ПЭЭК способны работать при низких и высоких нагрузках в условиях низкого коэффициента трения скольжения. С увеличением коэффициента трения, работоспособность значительно снижается.

Рисунок 1.3. Поверхность трения полимерного диска после испытания при коэффициенте трения 0.14 и нагрузке 400 Н

В работах [20, 21] авторы исследовали износ пар трения «ПЭЭК-сталь» при сухом трении, а также трении со смазкой. Показано, что использование смазки позволяет значительно уменьшить термически индуцированное повреждение. При использовании смазки на поверхности полимера возникает точечная коррозия, что огранивает срок службы детали.

Износ полимерных материалов при трении зависит от ряда факторов таких, как скорость скольжения/качения, контактное давление, свойства контактной поверхности, температура на контактной поверхности и др. Влияние этих факторов на износ ПЭЭК обсуждалось во многих работах [2225]. В частности, Lin и др. [22] исследовали износ ПЭЭК при сухом трении по стальному диску. Выявлено, что при невысоких условиях P. V (р-контактное давление, v- скорость скольжения/качения) коэффициент трения

и скорость изнашивания уменьшаются с увеличением скорости скольжения. Также было показано, что при небольшой скорости и нагрузке, (микро)резание путем пропахивания жесткими неровностями поверхности стального контртела более мягкий полимерный материал является основным механизмом износа (рис. 1.4, а). При этом величина износа полимерного материала сильно зависит от шероховатости и адгезии контактных поверхностей. С увеличением скорости и давления за счет повышения температуры происходит снижение вязкости полимерного материала, а царапины на поверхности изнашивания становятся менее острыми. При высоких условиях Р. V пластическая деформация начинает играть ключевую роль в трении и изнашивании ПЭЭК. Температура на контактной поверхности (локально) может даже превышать температуру стеклования (Тст=143 °С), а иногда и температуру плавления ПЭЭК (Тпл=343 °С). На поверхности контакта наблюдается плавление полимера (рис. 1.4, б и в). Коэффициент трения и скорость износа критически увеличиваются.

Рисунок 1.4. Оптические микрофотографии поверхности изнашивания ПЭЭК при испытании по схеме «палец - диск» при различных сочетаниях скорости и нагрузки: (а) 1 МПа и 0,5 м/с; (б) 4 МПа и 0,5 м/с; (в) 1 МПа и 4 м/с. [22]

C.L. Brockett и др. [23] исследовали зависимость износа ПЭЭК и композитов на его основе от контактного давления и усилия поперечного сдвига. Результаты испытания показали, что скорость износа ненаполненного ПЭЭК возрастает с увеличением контактного давления. При этом зависимость не является линейной. K. Friedrich и др. [25] изучали износ

ПЭЭК и других высокоэффективных полимеров (полипарафенилен, полибензимидазол) в зависимости от P. V-фактора. Показано, что в диапазоне варьирования значения P. V-фактора от 1 до 4 МПа*м/с скорость износа ПЭЭК изменяется незначительно.

Вопрос о зависимости интенсивности износа ПЭЭК от шероховатости поверхности контртела обсуждался в различных работах. В работе [26] с целью изучения влияния шероховатости на трение и износ ПЭЭК и композитов на его основе, D.M. Elliott и соавторы проводили испытание на трибометре по схеме «палец-диск» (pin - on - disk). Для этого использовали штифты, изготовленные из ПЭЭК различных марок (100Р и 450G) с диаметром 5 мм, при нормальной нагрузке 1 МПа и скорости скольжения 0,18 м/с без использования смазки. Были использованы 2 контртела из нержавеющей стали, отполированных до двух различных шероховатостей -гладкой (Ra = 0,02 мкм) и грубой (Ra = 0,3 мкм). Показано, что износ ПЭЭК марки 100Р существенно зависит от шероховатости контртела. С увеличением шероховатости контртела износ полимерного материала возрастает. Коэффициент трения, наоборот, уменьшается с увеличением шероховатости контртела. Для ПЭЭК марки 450G наблюдается другая картина. Износ материала и коэффициент трения практически не зависят от шероховатости стального контртела.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Дык Ань, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Burris, D. L. Tribological behavior of PEEK components with compositionally graded PEEK/PTFE surfaces / Burris, D. L., Sawyer, W. G. // Wear - 2007. - Vol.262(1-2). - P.220-224.

2. Burris, D. L. A low friction and ultra low wear rate PEEK/PTFE composite / Burris, D. L., Sawyer, W. G. // Wear. - 2006. - Vol.261(3-4). - P.410-418.

3. Kalin, M. Wear and friction behaviour of poly-ether-ether-ketone (PEEK) filled with graphene, WS2 and CNT nanoparticles / Kalin, M., Zalaznik, M., Novak, S. // Wear. - 2015. - Vol.332-333. - P.855-862.

4. Wang, N. Interface and properties of inorganic fullerene tungsten sulphide nanoparticle reinforced poly (ether ether ketone) nanocomposites / Wang, N., Yang, Z., Thummavichai, K., Xia, Y., Ghita, O., Zhu, Y. // Results in Phisics. -2017 - Vol.7. - P.2417-2424.

5. Anochina, N.Yu. Computer designing filled polymer composition with the requisite deformation-strength properties // Anochina, N.Yu., Matolygina, N.Yu., Lyukshin, B.A., Lyukshin, P.A. // Mechanics of composite materials and structures. - 2009. - Vol.15. - P.600 - 609.

6. Munstedt, H. Polyaryletherketone - neue Moglichkeiten fur Thermoplaste / Munstedt, H., Zeiner, H. // Kunststoffe. - 1998. - Vol.79. - P.993-996.

7. Werdingen, W. High temperature performing plastics / ATA Ind. Automot. - 1991. - Vol.44(11). - P.757-762.

8. Samalov, A. Polyetherether ketone (PEEK) as a representative of aromatic polyarylene / Samalov, A., K., Mikitaev, A., K., Beev, A., A., Beeva, D., A., & Kumysheva, Yu., A. // Fundamental research. - 2016. - Vol. 1(1). - P.63-66.

9. Михайлин, Ю., А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы / Санкт-Петебург: Профессия. - 2006. - 624c.

10. Сутягин, В., М. Основные свойства полимеров: учебное пособие Сутягин, В., М., Кукурина, О., С., Бондалетов, В., Г. // Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2010. - 96c.

11. Хараев, А., М. Полиэфиэфиркетоны: Синтез, свойства, применение (обзор) / Хараев, А., М., Бажева, Р., Ч. // Пластические массы. -2018. Т.7-8. - С.15-22.

12. Fink, J. K. High Performance Polymers. Second edtion, New York. Chapter 6: Poly(aryl ether ketone)s - 2014. - P.153-175.

13. Шереметьев, С., В. Использование функционнальных полимеров в медицине / Шереметьев, С. В., Штейнберг, Е., М., Зенитова, Л., А. // Сборник статей конференции: V Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. естественные науки» - 2012. г. Новосибирск, Россия.

14. Haleem, A. Polyether ether ketone (PEEK) and its 3D printed implants applications in medical field: An overview / Haleem, A., Javaid, M. // Clinical Epidemiology and Global Health. - 2019. - Vol.7(4). - C.571-577.

15. Шереметев, С., В. Использование полиэфирэфиркетона в медицине и других отраслях промышленности. Обзор / Шереметев, С., В, Сергеева, Е., А., Бакирова, И., Н., Зенитова, Л., А., Абдуллин, И., Ш. // Вестник казанского технологического университета. - 2012. - Т.15(20). -C.164-167.

16. Кирин, Б., С. Материалы для 3Б-печати на основе полиэфирэфиркетонов / Кирин, Б., С., Лонский, С., Л., Петрова, Г., Н., Сорокин, А., Е. // Труды ВИАМ. - 2019. - Т.4 (76). - С.21-29.

17. Глобальные полиэфирэфиркетон (PEEK) рынка доклад прогноза 2018-2025 (публикована 15.10.2018), http://icrowdru.com.

18. Wright, N., A. Wear testing and measurement techniques for polymer composite gears / Wright, N., A., Kukureka, S., N. // Wear. - 2001. -Vol.251. - P.1567-1578.

19. Hoskins, T., J. The wear of PEEK in rolling- sliding contact-Simulation of polymer gear applications / Hoskins, T., J., Dearn, K., D., Chen, Y., K., Kukureka, S., N. // Wear. - 2014. - Vol.309. - P.35-42.

20. Lu, Z. Indentification of failure modes of a PEEK- steel gear pair under lubrication / Lu, Z., Liu, H., Chu, C., Song, H., Yu, G. // International Journal of Fatigue. - 2019. - Vol.25. - P.342-348.

21. Bere, M. Elevated pitting wear of injection molded polyetheretherketone (PEEK) rolls / Bere, M., Major, Z., Pinter, G. // Wear. -Vol.297. - P.1052-1063.

22. Lin, L. Friction and wear of PEEK in continuous sliding and unidirectional scratch tests / Lin, L., Pei, X., Bennewitz, R., Shlarb, A., K. // Tribology International. - 2018. - Vol.122. - P.108-113.

23. Brockett, C., L. Influence of contact pressure, cross-shear and counterface material on the wear of PEEK and CFR-PEEK for orthopaedic applications / Brockett, C., L., Carbone, S., Abdelgaied, A., Fisher, J., Jennings, L., M. // Journal of the Mechanical behaviour of Biomedical materials. 2016. -Vol.63. - P.10-16.

24. Lin, L. Effect of the varied load conditions on the tribological performance and the thermal characteristics of PEEK-based hybrid composites / Lin, L., Schlarb, A. K. // Tribology International. - 2016. - Vol.101. - P.218-225.

25. Pei, X. Sliding wear properties of PEEK, PBI and PPP / Pei, X., Friedrich, K. // Wear. - Vol.274-275. - P.452-455.

26. Elliott, D., M. Effect of counterface roughness and its evolution on the wear and friction of PEEK and PEEK-bonded carbon fibre composites on stainless steel / Elliott, D., M., Fisher, J., Clark, D., T. // Wear. - 1998. - Vol.217. - P.288-296.

27. Friedrich, K. Effects of steel counterface roughness and temperature on the friction and wear of PEEK composites under dry sliding conditions / Friedrich, K., Karger-Kocsis, J., Lu, Z. // Wear. - 1991. - Vol.148. - P.235-247.

28. Theiler, G. Friction and Wear of Polymer Materials at Cryogenic Temperatures / Theiler, G., Gradt, T. // In: Kalia S., Fu SY. (eds) Polymers at Cryogenic Temperatures. Springer, Berlin, Heidelberg. - 2013.

29. Theiler, G. Friction and wear behaviour of polymers in liquid hydrogen / Theiler, G., Gradt, T. // Cryogenics. - 2018. - Vol.93. - P.1-6.

30. Theiler, G. Friction and wear of PTFE composites at cryogenic temperatures / Theiler, G., Hübner, W., Gradt, T., Klein, P., Friedrich, K.// Tribology International. - 2002. - Vol.35(7). - P.449-458.

31. Gradt, T. Friction and wear testing at cryogenic temperatures / Gradt, T., Hubner, W., Borner, H. // Proceedings of the Sixteenth International Cryogenic Engineering Conference/International Cryogenic Materials Conference - 1997. - P.669-672.

32. Kurdi, A. Tribological behaviour of high performance polymers and polymer composites at elevated temperature / Kurdi, A., Kan, W. H., Chang, L. // Tribology International. - 2019. - Vol.130. - P.94-105.

33. Jean-Fulcrand, A. Effect of temperature on tribological performance of polyetheretherketone-polybenzimidazole blend / Jean-Fulcrand, A., Masen, M. A., Bremner, T., Wong, J. S. S. // Tribology International. - 2019. -Vol.129. - P.5-15.

34. Седакова, Е. Особенности износа политетрафторэтилена и промышленного композита Ф4К20 при трении по углеродистой и легированной сталям / Седакова, Е., Б., Козырев, Ю., П. // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2018. - T.4. - C.73-80.

35. Кохановкий, В. Трение и изнашивание фторопластсодержащих композитов / Кохановкий, В., А., Петров, Ю., А. // Вестник ДГДУ. - 2009. -T.9(1). - C.30-35.

36. Cooper, J., R. The effect of transfer film and surface roughness on the wear of lubricated ultra-high molecular weight polyethylene / Cooper, J., R., Dowson, D., Fisher, J. // Clinical materials. - 1993. - Vol.14(4). - P.295-302.

37. Laux, K., A. Effect of contact pressure, molecular weight, and supplier on the wear behaviour and transfer film of polyetheretherketone (PEEK) / Laux, K., A., Schwartz, C., J. // Wear. - 2013. - Vol.297. - P.919-925.

38. Puhan D. Properties of Polyetheretherketone (PEEK) transferred materials in a PEEK- steel contact / Puhan D., Wong J., S., S. // Tribology International. - 2019. - Vol.135. - P.189-199.

39. Pei, X. Q. Correlation of friction and wear across length scales for PEEK sliding against steel / Pei, X.-Q., Lin, L., Schlarb, A. K., Bennewitz, R. // Tribology International. - 2019. - Vol.136. - P.462-468.

40. Laux, K. A. The influence of surface properties on sliding contact temperature and friction for polyetheretherketone (PEEK) / Laux, K. A., Jean-Fulcrand, A., Sue, H. J., Bremner, T., Wong, J. S. S. // Polymer. - 2016. - Vol.103. - P.397-404.

41. Zang, G. On dry sliding friction and wear behaviour of PEEK and PEEK/SiC-composite coatings / Zang G., Liao, H., Li, H., Mateus, C., Bordes J.-M., Coddet, C. // Wear. - 2006 - Vol.260. - P.594-600.

42. Theiler, G. Environmental effects on the sliding behaviour of PEEK composites / Theiler, G., Gradt, T. // Wear. - 2016. - Vol.368-369. - P.278-286.

43. Friedrich, K. Polymer composites for tribological applications / Friedrich, K. // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. - 2018. -Vol.1(1). - P.3-39.

44. Wang, Y. Friction and wear characteristics of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) composites containing glass fibers and carbon fibers under dry and water-lubricated conditions / Wang, Y., Yin, Z., Li, H., Gao, G., Zhang, X. // Wear. - 2017. - Vol.380-381. - P.42-51.

45. Dangsheng, X. Friction and wear properties of UHMWPE composites reinforced with carbon fiber / Dangsheng, X. // Materials Letters. -2005. - Vol.59 (2-3). - P.175-179.

46. Chukov, D., I. Investigation of structure, mechanical and tribological properties of short carbon fiber reinforced UHMWPE-matrix

composites / Chukov, D., I., Stepashkin, A., A., Maksimkin, A., V., Tcherdyntsev, V., V., Kaloshkin, S., D., Kuskov, K., V., Bugakov, V., I. // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol.76. - P.79-88.

47. Zang, H. Comparison of short carbon fibre surface treatments on epoxy composites: II. Enhancement of the wear resistance / Zang, H., Zang, Z. // Composites Science and Technology. - 2004. - Vol.64(13-14). - P.2031-2038.

48. Larsen, T. Comparison of friction and wear for an epoxy resin reinforced by a glass or a carbon/aramid hybrid weave / Larsen T. Andersen T., L., Thorning, B., Horsewell, A., Vgrild, M. E. // Wear. - 2007. - Vol.262 (7-8). P.1013-1020.

49. Luo, W. Enhanced mechanical and tribological properties in polyphenylene sulfide/polytetrafluoroethylene composites reinforced by short carbon fiber / Luo, W., Liu, Q., Li, Y., Zhou, S., Zou, H., Liang, M. // Composites Part B: Engineering. - 2016. - Vol.91. - P.579-588.

50. Voss, H. On the wear behaviour of short-fibre-reinforced PEEK composites / Voss, H., Friedrich, K. // Wear. - 1987. - Vol.166 (1). - P.1-18.

51. Flock, J. On the friction and wear behaviour of PAN and pitch-carbon fiber reinforced PEEK composites / Flock, J., Friedrich, K., Yuan, Q. // Wear. - 1999. - Vol.225-229. - P.304-311.

52. Liujie, X. Prediction on tribological behaviour of composite PEEK-CF30 using artificial neural networks / Liujie, X., Davim, J., P., Cardoso, R. // Journal of Materials processing Technology. - 2007. - Vol.4. - P.156-165.

53. Lin, L. Recycled carbon fibers as reinforcements for hybrid PEEK composites with excellent friction and wear performance / Lin, L., Schlarb, A., K. // Wear. - 2019. - Vol.432-433. - P.202928.

54. Hanchi, J. Dry sliding friction and wear of short carbon-fiber-reinforced polyetheretherketone (PEEK) at elevated temperatures / Hanchi, J., Eiss, N., S., Jr. // Wear. - 1997. - Vol.203-204. - P.380-386.

55. Davim, J., P. Effect of carbon fibre reinforcement in the frictional behaviour of PEEK in water lubricated environment / Davim, J., P., Marques, N., Baptista, A., M. // Wear. - 2001. - Vol.251 - P.1100-1104.

56. Chen, B. Comparative investigation on the tribological behaviors of CF/PEEK composites under sea water lubrication / Chen, B., Wang, J., Yan, F. // Tribology International. - 2012. - Vol.52 - P.170-177.

57. Davim, J. Effect of the reinforcement (carbon or glass fibres) on friction and wear behaviour of the PEEK against steel surface at long dry sliding / Davim, J., P., Cardoso, R. // Wear. - 2009. - Vol.266 (7-8). - P.795-799.

58. Davim, J., P. Tribological behaviour of the composite PEEK-CF30 at dry sliding against steel using statistical techniques / Davim, J., P., Cardoso, R. // Materials & Design. - 2006. - Vol.27 (4). - P.338-342.

59. Pei, X. Erosive wear properties of unidirectional carbon fiber reinforced PEEK composites/ Pei, X., Friedrich, K. // Tribology International. -2012. - Vol.55. - P.135-140.

60. Zang, G. Friction and wear variations of short carbon fiber (SCF)/PTFE/graphite (10 vol.%) filled PEEK: Effects of fiber orientation and nominal contact pressure / Zang, G., Rasheva, Z., Schlarb, A. K. // Wear. - 2019. -Vol.268 (7-8). - P.893-899.

61. Steinberg, E. L. Carbon fiber reinforced PEEK Optima—A composite material biomechanical properties and wear/debris characteristics of CF-PEEK composites for orthopedic trauma implants / Steinberg, E. L., Rath, E., Shlaifer, A., Chechik, O., Maman, E., Salai, M. // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2013. - Vol.17. - P.221-228.

62. Wang, A. Suitability and limitations of carbon fiber reinforced PEEK composites as bearing surfaces for total joint replacements / Wang, A., Lin, R., Stark, C., Dumbleton, J. // Wear. - 1999. - Vol.225-229. - P.724-727.

63. Starr, T.F. Glass Fibre Materials for the Composites Industry. In: Glass-Fibre Databook / Springer, Dordrecht. - 1993.

64. Hull, D. An Introduction to Composite Materials, Second edition, Cambridge University press / Hull, D., Clyne, T., W // New York, USA. - 1996.

65. Cartledge, H. Friction and wear mechanisms of a thermoplastic composite CF/PA subjected to different thermal histories / Cartledge, H., C., Y., Baillie, C., Y., Mai, M. // Wear. - 1996. - Vol.194. - P.179-184.

66. Yamamoto, Y. Friction and wear of water lubricated PEEK and PPS sliding contacts: Part 2. Composites with carbon or glass fibre / Yamamoto, Y., Hashimoto, M. // Wear. - 2004. - Vol.257 (1-2). - P.181-189.

67. Cheng, X. Friction and wear of rare-earth modified glass-fiber filled PTFE composites in dry reciprocating sliding motion with impact loads / Cheng, X., Xu, Y., Xie, C. // Wear. - 2002. - Vol.253 (7-8). - P.869-877.

68. Sumer, M., Unal, H., Mimaroglu, A. (2008). Evaluation of tribological behaviour of PEEK and glass fibre reinforced PEEK composite under dry sliding and water lubricated conditions. Wear, 265 (7-8), 1061-1065.

69. Li, E. Z. Research on Tribological Behavior of PEEK and Glass Fiber Reinforced PEEK Composite / Li, E. Z., Guo, W. L., Wang, H. D., Xu, B. S., Liu, X. T. // Physics Procedia. - 2013. - Vol.50. - P.453-460.

70. Zhao, G. Friction and wear of fiber reinforced polyimide composites / Zhao, G., Hussainova, I., Antonov, M., Wang, Q., Wang, T. // Wear. - 2013. - Vol.301(1-2). - P.122-129.

71. Liang, X. Effect of modified glass fiber on tribological performance of water-lubricated bearing / Liang, X., Guo, Z., Jun, T., Yuan, C. // Polymer Testing. - 2019. - Vol.81 - P.106153.

72. Pani, B. Three Body Abrasion Wear Behavior of Iron-Mud/ Glass Fiber Reinforced Epoxy Composite / Pani, B., Chandrasekhar, P., Singh, S. // Materials today: Proceedings. - 2018. - Vol.5 (14). - P.27845-27851.

73. Gordon, D. H. The wear and friction of polyamide 46 and polyamide 46/aramid-fibre composites in sliding-rolling contact / Gordon, D. H., Kukureka, S. N. // Wear. - 2009. - Vol.267(1-4). - P.669-678.

74. Bolvari, A. Wear and friction of aramid fiber and polytetrafluoroethylene filled composites / Bolvari, A., Glenn, S., Janssen, R., Ellis, C. // Wear. - 1997. - Vol.203-204. - P.697-702.

75. Jacobs, O. Fretting wear performance of glass-, carbon-, and aramid-fibre/epoxy and peek composites / Jacobs, O., Friedrich, K., Marom, G., Schulte, K., Wagner, H. D. // Wear. - 1990. - Vol.135(2). - P.207-216.

76. Lu, Z. P. On sliding friction and wear of PEEK and its composites / Lu, Z. P., Friedrich, K. // Wear. - 1995. - Vol.181-183 (2). - P.624-631.

77. Hufenbach, W. Sliding wear behaviour of PEEK-PTFE blends / Hufenbach, W., Kunze, K., Bijie, J. // Journal of Synthetic Lubrication. - 2003. -Vol.20 (3). - P.227-240.

78. Bijwe, J. Influence of PTFE content in PEEK-PTFE blends on mechanical properties and tribo-performance in various wear modes / Bijwe, J., Sen, S., Ghosh, A. // Wear. - 2005. - Vol.258 (10). - P.1536-1542.

79. Vail, J. R. Polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber reinforced polyetheretherketone (PEEK) composites / Vail, J. R., Krick, B. A., Marchman, K. R., Sawyer, W. G. // Wear. - 2011. - Vol.270(11-12). - P.737-741.

80. Xie, G. Y. Tribological behavior of PEEK/PTFE composites reinforced with potassium titanate whiskers / Xie, G. Y., Zhuang, G. S., Sui, G. X., Yang, R. // Wear. - 2010. - Vol.268(3-4). - P.424-430.

81. Liu, L. Enhanced tribological performance of PEEK/SCF/PTFE hybrid composites by graphene / Liu, L., Yan, F., Gai, F., Xiao, L., Shang, L., Li, M., Ao, Y. // RSC Advances. - 2017. - Vol.7(53). - P.33450-33458.

82. Vande Voort, J. The growth and bonding of transfer film and the role of CuS and PTFE in the tribological behavior of PEEK / Vande Voort, J., Bahadur, S. // Wear. - 1995. - Vol.181-183. - P.212-221

83. Rodriguez, V. Influence of solid lubricants on tribological properties of polyetheretherketone (PEEK) / Rodriguez, V., Sukumaran, J., Schlarb, A. K., De Baets, P. // Tribology International. - 2016. - Vol.103. - P.45-57.

84. Lin, L. Tribological response of the PEEK/SCF/graphite composite by releasing rigid particles into the tribosystem / Lin, L., Schlarb, A. K. // Tribology International. - 2019. - Vol.137 - P.173-179.

85. Zhang, Z. Wear of PEEK composites related to their mechanical performances / Zhang, Z., Breidt, C., Chang, L., Friedrich, K. // Tribology International. - 2004. - Vol.37(3). - P.271-277

86. Buckley, D. H. Friction, wear and decomposition mechanisms for various polymer compositions in vacuum to 10-9 millimeter of mercury / Buckley, D. H, Johnson, R. L. // NASA Technical Note, Lewis Research Center. Cleveland, Ohio, USA. - 1963.

87. Yen, B. K. Origin of low-friction behavior in graphite investigated by surface x-ray diffraction / Yen, B. K., Schwickert, B. E., Toney, M. F. // Applied Physics Letters - 2004. - Vol.84(23). - P.4702-4704.

88. Rouhi, M. Comparison of effect of SiC and MoS2 on wear behavior of Al matrix composites / Rouhi, M., Moazami-goudarzi, M., Ardestani, M. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2019. - Vol.29(6). -P.1169-1183.

89. Zalaznik, M. Effect of the type, size and concentration of solid lubricants on the tribological properties of the polymer PEEK / Zalaznik, M., Kalin, M., Novak, S., Jaksa, G. // Wear. - 2016. - Vol.364-365. - P.31-39.

90. Wang, A. H. A novel assembly of MoS2-PTFE solid lubricants into wear-resistant micro-hole array template and corresponding tribological performance / Wang, A. H., Xia, J., Yang, Z. X., Xiong, D. H. // Optics & Laser Technology. - 2019. - Vol.116. - P.171-179.

91. Kato, H. Wear and mechanical properties of sintered copper-tin composites containing graphite or molybdenum disulphide / Kato, H., Takama, M., Iwai, Y., Washida, K., Sasaki, Y. // Wear. - 2003. - Vol.255(1-6). - P.573-578.

92. Rapoport, L. Friction and wear of MoS2 films on laser textured steel surfaces / Rapoport, L., Moshkovich, A., Perfilyev, V., Lapsker, I., Halperin, G.,

Itovich, Y., Etsion, I. // Surface and Coatings Technology. - 2008. - Vol.202(14).

- P.3332-3340.

93. Cho, M. H. Friction and wear studies using Taguchi method on polyphenylene sulfide filled with a complex mixture of MoS2, AhO3, and other compounds / Cho, M. H., Bahadur, S., Pogosian, A. K. // Wear. - 2005. -Vol.258(11-12). - P.1825-1835.

94. Yang, Z. Effects of MoS2 microencapsulation on the tribological properties of a composite material in a water-lubricated condition / Yang, Z., Guo, Z., Yuan, C. // Wear. - 2019. - Vol.432-433. - P.102919.

95. Theiler, G. Friction and wear of PEEK composites in vacuum environment / Theiler, G., Gradt, T. // Wear. - 2010. - Vol.269(3-4). - P.278-284.

96. Bahadur, S. The role of copper compounds as fillers in the transfer and wear behavior of polyetheretherketone / Bahadur, S., Gong, D. // Wear - 1992.

- Vol.154(1). - P.151-165.

97. Bahadur, S. The wear of filled polytetrafluoroethylene / Bahadur, S., Tabor, D. // Wear - 1984. - Vol.98. - P.1-13.

98. Zhao, Q. The mechanism of filler action and the criterion of filler selection for reducing wear / Zhao, Q., Bahadur, S. // Wear - 1999. - Vol.225-229.

- P.660-668.

99. Zhao, Q. A study of the modification of the friction and wear behavior of polyphenylene sulfide by particulate Ag2S and PbTe fillers / Zhao, Q., Bahadur, S. // Wear. - 1998. - Vol.217(1). - P.62-72.

100. Schwartz, C. The role of filler deformability, filler-polymer bonding, and counterface material on the tribological behavior of polyphenylene sulfide (PPS) / Schwartz, C., Bahadur, S. // Wear. - 2001. - Vol.251(1-12). -P.1532-1540.

101. Wang, Q. An investigation of the friction and wear properties of nanometer Si3N filled PEEK / Wang, Q., Xu, J., Shen, W., & Liu, W. // Wear. -1996. - Vol.196(1-2). - P.82-86.

102. Wang, Q. The friction and wear properties of nanonometre SiÜ2 filled polyetheretherketone / Wang, Q., H., Xue, Q., Shen, W. // Tribology International. - 1997. - Vol.30(3). - P.193-197.

103. Wang, Q.-H. The effect of nanometer SiC filler on the tribological behavior of PEEK / Wang, Q.-H., Xu, J., Shen, W., Xue, Q. // Wear. - 1997. Vol.209(1-2). - P.316-321.

104. Schwartz, C., J. Studies on the tribological behaviour and transfer film-counterface bond strength for polyphenylene sulfide filled with nanoscale alumina particles / Schwartz, C., J., Bahadur, S. // Wear - 2000- Vol.237 - P.261-273.

105. Bahadur, S. Effect of transfer film structure, composition and bonding on thetribological behaviour of polyphenylene sulfide filled with nano particles of TiÜ2, ZnO, CuO and SiC / Bahadur, S., Sunkara, C. // Wear. - 2005. -Vol.258. - P.1411-1421.

106. Ruckdäschel, H. Ün the friction and wear of carbon nanofiber-reinforced PEEK-based polymer composites / Ruckdäschel, H., Sandler, J. K. W., Altstädt, V. // Tribology and Interface Engineering Series. - 2008. - Vol.55. -P.149-208.

107. Sandler, J. Carbon-nanofibre-reinforced poly(ether ether ketone) composites / Sandler, J., Werner, P., Shaffer M. S. P., Demchuk, V., Altstadt, V., Windle, A. H. // Comp. Part A: Ap. Sci. and Manuf. - 2002. - Vol.33(8). -P.1033-1039.

108. Werner, P. Tribological behaviour of carbon-nanofibre-reinforced poly(ether ether ketone) / Werner, P., Altstadt, V., Jaskulka, R., Jacobs, O., Sandler, J. K. W., Shaffer, M. S. P., Windle, A. H // Wear. - 2004. - Vol.257(9-10). - P.1006-1014.

109. Modi, S., H. Nanocomposites of poly(ether ether ketone) with carbon nanofibers: Effects of dispersion and thermo-oxidative degradation on development of linear viscoelasticity and crystallinity / Modi, S., H., Dikovics K.

B., Gevgilili, H., Mago, G., Bartolucci, S. F., Fisher F. T., Kalyon, D. M. // Polymer. - 2010. - Vol.51(22). - P.5236-5244

110. Molazemhosseini, A. Tribological performance of PEEK based hybrid composites reinforced with short carbon fibers and nano-silica / Molazemhosseini, A., Tourami, H., Khavandi, A., Yekta, B. E. // Wear. - 2013. -Vol.303(1-2). - P.397-404.

111. Lin, L. Tribological response of the PEEK/SCF/graphite composite by releasing rigid particles into the tribosystem / Lin, L., Schlarb, A., K. // Trib. Int. - 2019. - Vol.137. - P.173-179.

112. Guo, L. Significance of combined functional nanoparticles for enhancing tribological performance of PEEK reinforced with carbon fibers / Guo, L., Zang, G., Wang, D., Zhao, F., Wang, T., Wang, Q. // Comp. Part A: Ap. Sci. and Manuf. - 2017. - Vol.102. - P.400-413.

113. Papageorgiou, D., G. Hybrid poly(ether ether ketone) composites reinforced with a combination of carbon fibres and graphene nanoplatelets / Papageorgiou, D., G., Lui, M., Li, Z., Valles, C., Young, R. J., Kinloch, I. A. // Comp. Sci. and Tech. - 2019. - Vol.175. - P.60-68.

114. Zhang, G. Impact of counterface topography on the formation mechanisms of nanostructured tribofilm of PEEK hybrid nanocomposites / Zhang, G., Wetzel, B., Jim, B., Oesterle, W. // Trib. Int. - 2015. - Vol.83. - P.156-165.

115. ASTM D792 - 13. Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013.

116. ASTM D2240 - 15. Standard Test Method for Rubber Property -Durometer Hardness. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015.

117. 114. ASTM D638 - 14. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014.

118. ASTM G99 - 17. Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017.

119. Berer, M. Investigation of the dynamic mechanical behavior of polyetheretherketone (PEEK) in the high stress tensile regime / Berer, M., Major, Z., Pinter, G., Constantinescu, D. M., Marsavina, L. // Mechanics of Time-Dependent Materials. - 2013. - Vol.18(4). - P.663-684.

120. Bochkareva, S.A. Obtaining of specifed efective mechanical, thermal, and electrical characteristics of composite flled with dispersive materials / Bochkareva, S.A., Grishaeva, N.Yu., Lyukshin, B.A., Lyukshin, P.A., Matolygina, N.Yu., Panov, I.L. // Inorganic Materials: Applied Research. - 2017. - Vol.8(5). -P.651 - 661.

121. Старов, В. Н. Требования к эксплуатационным свойствам материалов и деталей из композиционных полимеров / Старов, В. Н., Хаустов, С. Н., Виуков, А. Н., Федянин, В. И. // Сборник статей по материалам III всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пожарная безопасность: проблемы и перспективы». - 2012. - C.413-417.

122. Петрова, Г. Н. Конструкционные материалы на основе армирующих термопластов / Петрова, Г. Н., Бейдер, Э. Я. // Российский химический журнал. - 2010. - T.54(1). - C.34-40.

123. Material properties guide. http://www.vitrex.com.

124. Панин, С. В. Сравнение эффективности углеродных нано и микроволокон в формировании физико-механических и триботехнических характери-стик полимерных композитов на основе высокомолекулярной матрицы / Панин, С. В., Корниенко, Л. А., Алексенко, В. О., Иванова, Л. Р., Шилько, С. В., Буслович, Д. Г. // Химия и химическая технология. - 2016. -T.59(9). - C.99-105.

125. Панин, С. В. Оптимизация состава композиций на основе полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) с заданными трибомеханическикими свойствами / Панин, С. В., Нгуен Дык Ань, Бочкарева, С.А., Корниенко, Л. А., Иванова, Л., Р. // Фунд. проб. совр. материал. - 2019 - Т.16 (3). - С.331-338.

126. Панин, С. В. Антифрикционные и механические свойства термопластичных углеродных композитов на основе полиэфирэфиркетона / Панин, С. В., Нгуен Дык Ань, Корниенко, Л. А, Алексенко, В. О., Буслович, Д. Г., Шилько, С. В. // Трение и износ. - 2020. - Т.41(4). - С.427-435.

127. Panin, S. V. Enhancement Mechanical and Tribotechnical Properties of Polymer Composites with Thermoplastic UHMWPE and PEEK Matrices by Loading Carbon Nanofibers/Nanotubes / Panin, S. V., Kornienko, L. A., Nguyen Duc Anh, Alekxenko, V. O., Ivanova, L. R. // AIP Conference Proceedings. - 2017. - Vol.1915. - P.03015.

128. Panin, S. V. Wear resistance of PEEK with nano and micro carbon fibers / Panin, S. V, Nguyen Duc Anh, Kornienko, L. A., Alexenko, V. O., Buslovich, D. G., Ovechkin, B. B. // Materials Today: Proceedings. - 2018. -Vol.5 - C.25976-25982.

129. Bochkareva, S. A. Experimental-theoretical technique for design antifriction polyetheretherketone composites of optimum composition. / Bochkareva, S. A., Grishaeva, N. Yu., Lyukshin, B. A., Panin, S. V., Matolygina, N. Yu., Panov, I. L., Nguyen Duc Anh, Byakov, A. V. // AIP Conference Proceedings. - 2018. - Vol.2051. - P. 02034.

130. Panin, S. V. Antifriction multi-component polyetheretherketon (PEEK) based composites / Panin, S. V., Nguyen Duc Anh, Kornienko, L. A., Ivanova, L.R. // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol.2141 -P.040006.

131. Panin, S. V. Material design methodology for optimized wear -resistant thermoplastic - matrix composites based on polyetheretherketone and polyphenylene sulfide / Panin, S. V., Lyukshin, B. A., Bochkareva, S. A., Kornienko, L. A., Nguyen Duc Anh, Le Thi My Hiep, Panov, I. L., Grishaeva, N. Yu. // Materials. - 2020. - Vol.13 (3). - P.524.

132. Panin, S. V. Comparison on efficiency of solid-lubricant fillers for polyetheretherketone-based composites / Panin, S. V., Nguyen Duc Anh, Kornienko, L. A., Ivanova, L. R., Ovechkin, B. B. // AIP Conference Proceedings - 2018. - Vol.2051. - C.020232.

133. Panin, S. V. Multicomponent antifriction composites based on polyetheretherketone (PEEK) matrix / Panin, S. V., Nguyen Duc Anh, Kornienko, L. A., Ivanova, L. R. // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol.2167. -P.02067.

134. Panin, S. V. Three-Component Wear-Resistant PEEK-Based Composites Filled with PTFE and MoS2: Composition Optimization, Structure Homogenization, and Self-lubricating Effect. In: Multiscale Biomechanics and Tribology of Inorganic and Organic Systems / Panin, S. V., Kornienko, L. A., Nguyen Duc Anh, Alexenko, V. O., Buslovich, D. G. // Springer Tracts in Mechanical Engineering - 2020. - P.275-298

135. Панин, С. В. Влияние углеродных нановолокон/нанотрубок на формирование физико-механических и триботехнических характеристик полимерных композитов на основе термопластичных матриц СВМПЭ и ПЭЭК / Панин, С. В., Корниенко, Л. А., Алексенко, В. О., Нгуен Дык Ань, Иванова, Л. Р. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2017. Т.60(9) - С.45-51.

136. Panin, S. V. Mechanical and tribological properties of thermoplastic polyetheretherketone based nanocomposites / Panin, S. V., Nguyen Duc Anh, Kornienko, L. A., Buslovich, D. G., Lerner, M. I. // AIP Conference Proceedings -2020. - Vol.2285 - P.04006.

Приложение 1

Приложение 2