Износостойкие композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с армирующими волокнами для полимер-металлических трибосопряжений в машиностроении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Алексенко Владислав Олегович

• Алексенко Владислав Олегович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Алексенко Владислав Олегович

Введение

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура, свойства и применение СВМПЭ

1.2. Структурные превращения, происходящие при трении СВМПЭ

1.3. Окислительное изнашивание СВМПЭ

1.4. Влияние внешних условий на износостойкость СВМПЭ

1.4.1. Влияние нормальной нагрузки

1.4.2. Влияние скорости скольжения

1.5. Способы повышения износостойкости и композитов на основе СВМПЭ

1.6. Композиты на основе СВМПЭ, армированные волокнистыми наполнителями

1.7. Постановка задачи исследований

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы исследований

2.2. Методики исследований

Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ НЕНАПОЛНЕННОГО СВМПЭ ПРИ СУХОМ ТРЕНИИ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ ПАРАМЕТРОВ ТРИБОНАГРУЖЕНИЯ

3.1. Введение к главе

3.2. Изнашивание СВМПЭ при разных условиях трибонагружения

3.3. Заключение к главе

Глава 4. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ КОМПОЗИТОВ СВМПЭ, НАПОЛНЕННЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КРЕМНИЙ СОДЕРЖАЩИМИ

МИКРОВОЛОКНАМИ

4.1. Введение к главе

4.2. Композиты на основе СВМПЭ, наполненные волокнами волластонита

4.3. Композиты на основе СВМПЭ, наполненные волокнами и частицами базальта

4.4. Композиты на основе СВМПЭ, наполненные стекловолокном

4.5. Заключение к главе

Глава 5. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ КОМПОЗИТОВ СВМПЭ, НАПОЛНЕННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ РАЗЛИЧНОЙ РАЗМЕРНОСТИ

5.1. Введение к главе

5.2. Композиты на основе СВМПЭ, наполненные молотыми углеродными волокнами

5.3. Композиты на основе СВМПЭ, наполненные углеродными волокнами различной размерности

5.4. Иерархически армированные гетеромодульные твердосмазочные нанокомпозиты на основе СВМПЭ

5.5. Заключение к главе

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Износостойкие композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с армирующими волокнами для полимер-металлических трибосопряжений в машиностроении»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Исследование направлено на решение актуальной современной задачи — создание многофункциональных полимерных композиционных материалов, адаптированных к экстремальным условиям эксплуатации, которые возникают в трибосопряжениях современной техники, включая условия арктических регионов.

Антифрикционные полимерные композиционные материалы широко применяются в составе узлов трения, а также в качестве уплотнительных элементов в различных видах современной техники и медицине, определяя их надежность и долговечность. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) занимает особое место среди полимерных смол благодаря низким значениям коэффициента трения, агрессиво- и износостойкости и представляет огромный интерес как один из перспективных конструкционных полимеров. В то же время ненаполненный СВМПЭ испытывает значительный износ при длительной эксплуатации, особенно в условиях сухого трения, а низкие значения модуля упругости и температуры плавления, деформируемость при действии высоких нагрузок ограничивают его применение в нагруженных узлах трения, изделиях и элементах конструкций.

Выбором наполнителей можно целенаправленно изменять прочностные и функциональные свойства и расширять область использования СВМПЭ в машиностроении, химических технологиях, добывающих отраслях, сельском хозяйстве и других областях техники и промышленности. Использование в качестве армирующих элементов волокнистых наполнителей является перспективным способом улучшения как механических, так и трибологических свойств СВМПЭ-композитов.

Актуальность работы подтверждается выполнением исследований в рамках следующих проектов: проект РФФИ 18-58-00037_Бел_а «Разработка научных основ получения износостойких биосовместимых экструдируемых полимерных нанокомпозитов для 3Э-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 № Ш.23Л.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)» (20172019 гг.); Гранта 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.).

Степень разработанности темы исследования. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен остается одним из популярных конструкционных материалов в узлах трения с 50-х годов ХХ века. Заметный вклад в исследования механизмов его изнашивания и способов повышения износостойкости внесли J.M. Dowling, J.R. Cooper, J. Fisher, S.M. Kurtz, А.П. Краснов, А.А. Охлопкова, В.В. Чердынцев, Д.И. Чуков, А.В. Максимкин, Г.Е. Селютин, Е.Ю. Шиц, V. Saikko, K.G. Plumlee, C.J. Schwartz и др. Однако, несмотря на большое количество опубликованных работ, фактические механизмы изнашивания остаются не полностью изученными и описанными.

Цели и задачи. Целью диссертационного исследования является разработка износостойких в широком диапазоне нагрузок и скоростей скольжения волоконно-наполненных композитов на основе СВМПЭ с повышенными механическими характеристиками.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Исследовать закономерности изнашивания ненаполненного СВМПЭ при различных нагрузочно-скоростных режимах трибоиспытаний с целью

последующего существенного повышения механических свойств и сопротивления изнашиванию композитов при сухом трении скольжения.

2. Установить корреляционные связи между типом (составом, аспектным соотношением), а также содержанием волокнистых наполнителей и структурой, физико-механическими и трибологическими свойствами наполненных СВМПЭ-композитов с целью определения оптимального их содержания, обеспечивающего максимальное повышение трибомеханических характеристик.

3. На основании полученных данных о характере надмолекулярной структуры, топографии поверхности изнашивания и развитии обратимых и необратимых деформационных процессов в подповерхностном слое (под дорожкой трения) предложить композиции, обладающие максимальным сопротивлением изнашиванию в широком диапазоне скоростей и нагрузок при трибоиспытаниях.

4. Разработать составы для изготовления износостойких иерархически армированных гетеромодульных волоконно-наполненных композитов на основе СВМПЭ, обладающих комплексом повышенных характеристик прочности (модуль упругости, предел текучести), износостойкости и ударной вязкости.

Научная новизна

1. Впервые при различных нагрузочно-скоростных режимах трибоиспытаний методом электронной микроскопии изучено развитие интенсивных сдвиговых деформационных процессов в подповерхностном слое (под дорожкой трения) ненаполненного СВМПЭ, работающего в паре трения со стальным контртелом, и установлены факторы, способствующие возрастанию интенсивности изнашивания при увеличении параметра Рх V.

2. Для различных нагрузочно-скоростных условий трибоиспытаний выявлены и систематизированы закономерности повышения износостойкости в условиях сухого трения скольжения полимерных композитов на основе СВМПЭ, наполненных природными неорганическими кремний-содержащими микроволокнами, а также углеродными волокнами длиной от 2 мкм до 2 мм, включая их воздействие на изнашивание металлического контртела.

3. Впервые предложен подход к формированию иерархически армированного гетеромодульного твердосмазочного нанокомпозита на основе СВМПЭ, обладающего повышенной адгезией матрицы к волокнам наполнителя, а также значительно превосходящий ненаполненный СВМПЭ по характеристикам модуля упругости, предела текучести, ударной вязкости и износостойкости.

Теоретическая значимость работы. Результаты, представленные в диссертационной работе, вносят вклад в развитие теоретических представлений в области материаловедения и заключаются в выявлении процессов деформирования и изнашивания/деструкции подповерхностного слоя трения и поверхности трибоконтакта, а также возможности повышения износостойкости СВМПЭ за счет подавления деформационных процессов в них путем введения волокон нано-, микро- и миллиметровой размерности.

Практическая значимость работы. Наполнение СВМПЭ микроволокнами волластонита, стекловолокном, а также углеродными волокнами различной размерности, рекомендуется для повышения механических и триботехнических свойств композитов на основе СВМПЭ, используемых для узлов трения (изготовления деталей механизмов) в отсутствии смазочной среды в технических приложениях, например, направляющих цепей, подшипников, воронок и зубчатых колес, шестерней с обеспечением высокой износостойкости.

Разработан экструдируемый антифрикционный композит на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Патент на изобретение №2674019) и иерархически армированный гетеромодульный экструдируемый твердосмазочный нанокомпозит на основе СВМПЭ и способ его получения (Патент на изобретение №2674258) для трибоузлов, в том числе работающих в экстремальных условиях Крайнего Севера.

Методология и методы исследования. Основными методами исследования в работе являются растровая электронная микроскопия, оптическая микроскопия, инфракрасная спектроскопия на основе Фурье-преобразования, а также дифференциальная сканирующая калориметрия. Использованы методы

измерения механических свойств и триботехнических испытаний, а также методы статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту

1. Повышение величины объемного износа ненаполненного СВМПЭ при жестких нагрузочно-скоростных режимах трибоиспытаний (Рх V > 40 Нхм/с) в 10 - 13 раз связано с развитием процессов сдвиговой деформации в подповерхностном слое (под дорожкой трения) на глубину до 200 мкм, пластификацией материала на поверхности трения вследствие фрикционного нагрева и упругим деформированием материала под контртелом на величину до 60 %, приводящим к вовлечению в процесс изнашивания новых неприработанных областей в зоне трибоконтакта.

2. Повышение износостойкости при сухом трении скольжения при различных нагрузочно-скоростных параметрах трибоиспытаний (18-70 Нхм/с) в 1,53 раза композитов СВМПЭ, наполненных волокнами волластонита в количестве 10 вес.%, при одновременном сохранении деформационнопрочностных свойств на уровне ненаполненного СВМПЭ, обусловлено повышенной механической адгезией за счет сложной формы частиц наполнителя, а также его невысокой твердостью, снижающей абразивное воздействие продуктов износа как на полимерный композит, так и на металлическое контртело.

3. Введение углеродных волокон с характерной длиной от единиц микрон до единиц миллиметров различным образом влияет на механические и трибологические свойства СВМПЭ-композитов:

- наполнение углеродными нановолокнами (0 60 нм, 1=2 мм) кратно (до 3-х раз) снижает объемный износ, минимально изменяя механические свойства;

- введение молотых углеродных волокон (1=45 мкм, 200 мкм) повышает износостойкость, но одновременно приводит к износу металлического контртела; при этом в силу низкой межфазной адгезии ключевые механические характеристики повышаются не более чем на 10-20%.

- армирование рубленными углеродными волокнами (1=2 мкм) позволяет одновременно в 1.5 раза повысить модуль упругости и более чем в 2 раза снизить интенсивность изнашивания.

4. Состав иерархически армированного гетеромодульного нанокомпозита «87,5 вес. % СВМПЭ + 10 вес. % HDPE-g-SMA + 0,5 вес. % УНВ + 2 вес. % РУВ», в котором одновременное повышение износостойкости (1,5 - 3,5 раза), модуля упругости (1,65 раз) и предела текучести (на 25 %) обусловлено армирующим действием рубленных углеволокон миллиметрового размера, повышенной адгезией за счет введения привитого полиэтилена высокой плотности (HDPE), а также твердосмазочным действием углеродных нановолокон. Указанный гетеромодульный нанокомпозит обладает повышенными триботехническими характеристиками в широком диапазоне нагрузочно-скоростных параметров трибоиспытаний (Р*К=18-70 Нхм/с).

Степень достоверности. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных исследовательских методов и оборудования, систематическим характером проведения экспериментов, измерений и обработки данных, а также сопоставимостью с результатами других авторов.

Апробация результатов. Результаты данной работы были представлены на всероссийских и международных семинарах и конференциях: Международной конференции и молодежной школы «Материалы и технологии новых поколений в современном материаловедении» 09 - 11 июня 2016 г., г. Томск, Россия; Международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» 19 - 23 сентября 2016 г., г. Томск, Россия; Международном семинаре «Междисциплинарные проблемы аддитивных технологий» 6 - 9 декабря 2016 г. г. Томск, Россия; Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. 30 мая - 1 июня 2017 г., ФГБНУ ТИСНУМ, Москва, г. Троицк; 6 - я Международной научной конференции « Новые оперативные технологии» 28 сентября - 01 октября 2017 г., г. Томск, Россия; Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Современные технологии и материалы

новых поколений» 09-13 октября 2017 г., г. Томск, Россия; Международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» 09 - 13 октября 2017 г., г. Томск, Россия; 8 -ой Международной научно-технической конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» 26 февраля - 2 марта 2018 г., г. Омск, Россия; 11 - ой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» 29 мая - 1 июня 2018 г., ФГБНУ ТИСНУМ, Москва, г. Троицк; XII Международной конференции «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» 21 - 25 мая 2018 г., Екатеринбург, Россия; XIX Международной научно-практической конференции имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» 21 - 24 мая 2018 г., г. Томск, Россия; Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения» 26 - 30 ноября 2018 г., г. Томск, Россия; Международной конференции «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., г. Томск, Россия; 24 - ой Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых учёных (ВНКСФ-24) 31 марта - 7 апреля 2018 г., г. Томск, Россия; IV Всероссийского научного семинара с международным участием «Междисциплинарные проблемы аддитивных технологий» 29 - 31 октября 2018 г., г. Томск, Россия; II Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. 29 - 31 мая 2019 г., Москва, г. Троицк, Россия.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 11 публикациях, из них 5 статей в научных журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ, 6 статей в журналах, включенных в библиографические базы данных цитирования Web of Science и Scopus и 2 патента на изобретение РФ.

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных, проведении механических и трибологических испытаний, статистической обработке полученных результатов. Постановка задач, обсуждение всех научных результатов и положений, изложенных в работе, проведены совместно с научным руководителем профессором С.В. Паниным. По результатам исследования написаны статьи в соавторстве и подготовлены выступления с докладами на научных конференциях.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 1 «Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры материалов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий» и пункту 4 «Разработка физико-химических и физико-механических процессов формирования новых материалов, обладающих уникальными функциональными, физико-механическими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой» паспорта специальности 05.16.09 - Материаловедение (машиностроение).

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 131 наименование, два приложения. Всего 132 страницы, в том числе 71 рисунок и 17 таблиц.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура, свойства и применение СВМПЭ

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) - термопластичный полукристаллический полимер, состоящий из повторяющихся звеньев (С2Н4)И, где n - обозначает степень полимеризации. Международная организация по стандартизации (ISO) определяет СВМПЭ как имеющий молекулярную массу не менее 1 млн г/моль со степенью полимеризации n > 36000 (ISO 11542), а Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) указывает, что СВМПЭ должен иметь молекулярную массу от 3,1 млн г/моль и степень полимеризации n > 110000 (ASTM D4020) [1].

Термин «полукристаллический полимер» означает, что полимер представляет собой систему, состоящую из кристаллической и аморфной области, образующих одну сложную фазу [2].

Кристаллическая структура СВМПЭ имеет ромбическую решетку (рисунок 1.1) с параметрами элементарной ячейки 0,74x0,49x0,25 нм. В узлах кристаллической ячейки находятся атомные группы основной цепи. Все элементарные ячейки связаны между собой ковалентными связями. В параллелепипед ячейки входят пять макромолекулярных цепей. Пятая цепочка проходит внутри данной ячейки, но её атомные группы не входят в параметры элементарной ячейки [3].

Рисунок 1.1 - Элементарная ячейка кристалла полиэтилена [4]

При кристаллизации полимерная цепочка многократно складывается, формируя монокристалл. Складывание макромолекул в кристалле может быть регулярным и нерегулярным. При этом на границе монокристалла цепь может образовывать петли, не участвующие в кристаллической структуре, или вовсе переходить в состав другого монокристалла. Такие участки некристаллической структуры называют проходными цепями. Образование проходных цепей довольно выгодно с энтропийной точки зрения (конформационная энтропия), поэтому массовая доля полимера, не входящего в состав кристаллической структуры, довольно высока [5]. Аморфная часть полимера образуется этими проходными цепями (рисунок 1.2). Степень кристалличности для большинства промышленно выпускаемых марок СВМПЭ колеблется в области 50% [1].

По сравнению с другими марками ПЭНД, СВМПЭ имеет самую высокую прочность, стойкость к удару и к растрескиванию. Высокие физико-механические свойства определяются структурой макромолекул. При кристаллизации полиэтилена из расплава все элементы в той или иной мере связаны между собой проходными макромолекулами.

СВМПЭ получают полимеризацией этилена в газовой фазе, в эмульсии, в растворе в присутствии перекисных инициаторов, присутствии окислов металлов. В присутствии металлоорганических комплексных катализаторов или

Кристалличес:

Аморфная часть (проходные цепи)

Рисунок 1.2 - Элементы морфологии СВМПЭ [4]

гетерогенных катализаторов синтезируют статические сополимеры этилена. Наряду с использованием классических катализаторов Циглера - Натта, СВМПЭ может быть синтезирован с применением окиснохромового катализатора, а также в присутствии катализаторов повышенной активности, нанесенных на твердый носитель, гомогенных, иммобилизованных и др. [6,7].

Диапазон температур, при которых можно эксплуатировать изделия из СВМПЭ без ухудшения его механических свойств, ограничен. Согласно «пирамиде полимеров» (рисунок 1.3), чем ближе термопластичный полимер расположен к вершине треугольника, тем выше температура эксплуатации. СВМПЭ расположен у основания треугольника, с температурой эксплуатации до 100 оС, что вызвано переходом в высокоэластичное состояние в диапазоне температур близких к температуре плавления.

В условиях низких температур СВМПЭ превосходит некоторые супер конструкционные термопласты по сохранению своих свойств. Нижний температурный предел эксплуатации изделий из СВМПЭ составляется - 200 оС [8]. При низких температурах подвижность макромолекул снижается, и возрастает роль межмолекулярных сил.

Стоит отметить, что производство высокотемпературных полимеров является технологически сложным и, следовательно, более дорогостоящим.

Суперконструкционные термопласты (малотоннажные), температура плавления -более 150°С, менее 1% рынка ПМ ЛЭИ ПЭС ПСФ ПАР ПЭК ПФС ПТФЭ

Конструкционные термопласты (среднетоннажные) температура плавления —100—150°С, менее 10% рынка ПМ ПК ПФО ПЭТ ПБТ ПА,ПФЛ

Термопласты стандартные (крупнотоннажные) температура плавления - 100°С, до 90% рынка ПМ АБС, СС ПММА ПС, ПУ, ПВХ ПП ПЭ

Полимеры аморфной структуры: ПВХ-поливинилхлорид, ПС-полистирол, ПУ-полиуретан, ПММА - полиметилметакрилат, СС-сополимеры айрола, АБС - акрилобутадиенстирол, ПФО - полифениленоксид, ПК- поликарбонат, ПСФ - полисульфон, ПК - полиэфирсульфон, /Ш-полиэфирэмид

Полимеры кристаллической структуры:

П) - полиэтилен, ПП - полипропилен, ПФЛ - полиформальдегид, ПА - полиамид, ПБТ-полибутилентерефталат, ПАР - полиакрилин, ЮТ- полиэтилентерефталат, ПЗК-полиэфиркетон, ПТФЗ - политетрафторэтилен, ПФС - полифениленсульфид

Рисунок 1.3 - Пирамида полимеров (по температуре плавления) [9]

СВМПЭ обладает достаточно низким коэффициентом трения по сравнению с другими полимерами (таблица 1.1). При этом немодифицированный СВМПЭ уступает по износостойкости конструкционным полимерам, таким как: полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) [10]; полиимид (ПИ) и фенольные смолы [11].

Таблица 1.1 - Коэффициент трения полимеров [12]

Состав Коэффициент Трения Состав Коэффициент Трения

ПТФЭ 0,10 ПВХ 0,30

ПВДФ 0,24 ПЭВД 0,28

СВМПЭ 0,12 ПЭНД 0,60

ПА 6 0,26 ПА 66 0,25

ПЭЭК 0,18 ПА 66+ 30% УВ 0,31

ПЭЭК + 30% СВ 0,31 ПП 0,26

ПФС 0,37 ПЭЭК + 30% УВ 0,22

Как было сказано ранее, механические свойства СВМПЭ определяются его надмолекулярной структурой. Благодаря высокой молекулярной массе, изделия из СВМПЭ значительно превосходят другие типы полимеров по усталостной прочности и ударной вязкости [1 3].

Благодаря своим уникальным свойствам СВМПЭ применяется в тех областях, где обычные марки полимеров не выдерживают жестких условий эксплуатации. Кроме того, СВМПЭ во многих случаях заменяет металл, а в некоторых областях он используется как единственный пригодный для данной цели материал.

С 60-х годов ХХ века СВМПЭ остается наиболее популярным материалом в медицине в качестве эндопротезов суставов. Для предотвращения снижения механических свойств в результате окислительной деградации материала, эндопротезы подвергаются радиационному сшиванию и добавлению витамина Е.

Однако следует отметить, что использование витамина Е не полностью подавляет окисление, а только замедляет процесс [14-16].

Увеличивается популярность использования СВМПЭ в качестве кормовых подшипников с водной смазкой в судостроении. Необходимость их использования обусловлена загрязнением морской среды смазочным маслом из морских кормовых подшипников [17].

В различных отраслях машиностроения СВМПЭ применяется для изготовления подшипников, щелевых и торцевых уплотнителей, дисков гидропяты и облегченных коррозионностойких рабочих колес [18, 19].

Крупные современные производители лыж изготавливают скользящую поверхность из СВМПЭ с добавлением 5-15 % наполнителя - частиц графита и фторуглеродистых соединений для снятия электростатики, а также улучшения скольжения, теплопроводности и уменьшения впитываемой влаги. Общепринятое название материала - P-Tex [20].

В сельском хозяйстве при использовании СВМПЭ в узлах и агрегатах комбайна, заметно снижается макроповреждение зерен по сравнению с рабочими органами уборочных машин со стальным покрытием [21]. Также при использовании СВМПЭ в конструкции рабочих органов для послойной безотвальной обработки почвы возможно существенное снижение металлоёмкости машины и затрат энергии на осуществление технологического процесса [22].

В последние годы на железнодорожном транспорте нашли широкое применение детали и конструкционные элементы из полимерных материалов. Так, например, для предотвращения утечки тока из рельсов по болтам или анкерам промежуточных скреплений в каждом узле скреплений рельсов со шпалами можно устанавливать изолирующие вкладыши из СВМПЭ со сшитой структурой [23].

1.2. Структурные превращения, происходящие при трении СВМПЭ

Главным фактором, определяющим высокую износостойкость СВМПЭ, является надмолекулярная структура полимера. В работах [24-28] было установлено, что в поверхностном слое трения происходит переориентация макромолекул вдоль направления трения из-за накопления деформации, вызванной поверхностным растяжением. Этот процесс молекулярной реорганизации создает ориентированную структуру вдоль направления скольжения на поверхности трения (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Микрофотография поверхности трения после травления аморфной фазы [28]

Описанные в литературе механизмы переориентации макромолекул изучались в основном под действием объемных нагрузок. Вначале деформируется аморфная часть полимера, потому, что энергия активации деформации аморфной фазы составляет 2-10 % от энергии активации, необходимой для проскальзывания дислокации в кристаллах полиэтилена [29]. В работах [30, 31] было показано, что деформация аморфной фазы обратима до деформации 0,4 % главным образом из-за энтропийно-упругого поведения молекул. Основными механизмами в аморфных областях между кристаллическими ламелями являются межламелярный сдвиг, межламелярное растяжение и индуцированное вращение стопок ламелей [32].

Все дальнейшие механизмы при высоких напряжениях развиваются внутри кристаллической части. Так, внутри кристаллических пластин молекулы

находятся в высокоупорядоченном состоянии. В недеформированном полиэтилене эти кристаллы имеют ромбическую структуру. В кристаллах обнаружен сдвиг решетки от ромбической к моноклинной конфигурации. Кроме того, происходит механическое двойникование и дислокационное движение [33, 34]. При больших деформациях критическое разрешенное напряжение сдвига дислокационного движения превышается, и возникает скольжение. Дислокации в полиэтилене преимущественно возникают вокруг концов цепи [35], но могут встречаться и в непрерывных цепях [34]. При этом условии полиэтиленовые цепи могут оставаться неразрушенными при очень больших деформациях [36].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алексенко Владислав Олегович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kurtz, S. M. UHMWPE Biomaterials Handbook: Ultra-High Molecular Weight Polyethylene in Total Joint Replacement and Medical Devices / S. M. Kurtz. -3rd Edition. - William Andrew, 2015. - 840 p.

2. Бартенев, Г. M. Физика и механика полимеров: учеб. пособие для втузов / Г. M. Бартенев, Ю. B. Зеленев. - M.: Bbi^. Школа, 1983. - 391 с.

3. Mиллс, H. Конструкционные пластики - микроструктура, характеристики, применение: пер. с англ.: учебно-справочное руководство / H. Mиллс. - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. - 512 с.

4. Sperling, L. H. Introduction to physical polymer science / L. H. Sperling. -4th Edition. - Wiley, 2006. - 866 p.

5. Cемчиков, Ю. Д. Bысокомолекулярные соединения: учеб. для вузов / Ю. Д. Cемчиков. - M.: Издательский центр «Академия», 2003. - 368 с.

6. Андреева, И. H. Cверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности / И. H. Андреева, Е. B. Bеселовская, Е .И. Hаливайко, А. Д. Печенкин, B. И. Бухгалтер, А. B. Поляков. - Л.: Химия, 1982. - 80 с.

7. Донцова, Э. П. Cверхвысокомолекулярный полиэтилен / Э. П. Донцова, А. M. Чеботарь, C. H. Дегтярева // Полимерные материалы. - 2003. - № 3. - C. 18-21.

8. Cелютин, Г.Е. Композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена: свойства, перспективы использования / Г.Е. Cелютин, Ю. Ю. Гаврилов, Е. H. Bоскресенская, B. А. Захарова, B. Е. ^китин, B. А. Полябояров // Химия в интересах устойчивого развития. - 2010. -№ 3. - C. 375-388.

9. Гавриленко, B. А. Подотрасль переработки пластмасс в Российской Федерации: состояние и перспективы [Электронный ресурс] / B. А. Гавриленко // Bестник химической промышленности: электрон. научн. журн. - 2018. - Режим доступа: http://vestkhimprom.ru/posts/podotrasl-pererabotki-plastmass-v-rossijskoj-federatsii-sostoyanie-i-perspektivy (дата обращения: 24.07.2019).

10. Díaz, C. Tribological studies comparison between UHMWPE and PEEK for prosthesis application / C. Díaz, G. Fuentes // Surface and Coatings Technology. -2017. - Vol. 325. - P. 656-660.

11. Wang, Q. Experimental investigation on tribological behavior of several polymer materials under reciprocating sliding and fretting wear conditions / Qiufeng Wang, Yunxia Wanga, Hongling Wang, Na Fana, Fengyuan Yan // Tribology International. - 2016. - Vol. 104. - P. 73-82.

12. Friedrich, K. Polymer composites for tribological applications / K. Friedrich // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. - 2018. -Vol. 1, № 1. - P. 3 - 39.

13. Ferreira, A. E. Extraordinary mechanical performance in disentangled UHMWPE films processed by compression molding / A. E. Ferreira, M. Rosário Ribeiro, Henri Cramail, Joao P. Lourenfo, Vicente Lorenzo, Ernesto Pérez, Maria L. Cerrada // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2019. - Vol. 90. - P. 202-207.

14. Brach del Prever, E. M. UHMWPE for arthroplasty: past or future? / Elena Maria Brach del Prever, Alessandro Bistolfi, Pierangiola Bracco, Luigi Costa // J Orthopaed Traumatol. - 2009. - Vol. 10. - P. 1-8.

15. Jacobs, C. A. Clinical performance of highly cross-linked polyethylenes in total hip arthroplasty / C. A. Jacobs, C. P. Christensen, A. S. Greenwald, H. McKellop // J Bone Joint Surg Am. - 2007. - Vol. 89-A, № 12. - P. 2779-2786.

16. Galliera, E. Vitamin E-stabilized UHMWPE: Biological response on human osteoblasts to wear debris / E. Galliera, V. Ragone, M. G. Marazzi, F. Selmin, L. Banci, M. Massimiliano, C. Romanelli // Clinica Chimica Acta. - 2018. - Vol. 486. - P. 18-25.

17. Chang, Tie. Study on influence of Koch snowflake surface texture on tribological performance for marine water-lubricated bearings / Tie Chang, Zhiwei Guo, Chengqing Yuan // Tribology International. - 2019. - Vol. 129 - P. 29-37.

18. Бажайкин, С. Г. Опыт применения композиционных материалов при совершенствовании центробежных насосов типа ЦНС / С. Г. Бажайкин,

B. С. Велижанин, А. С. Михеев // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2017. - № 4. - C. 186-192.

19. Михайлин, Ю. А. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен / Ю. А. Михайлин // Полимерные материалы. - 2003. - № 4. - С. 24-27.

20. Полховский, А. В. Современные конструкции и материалы для лыж / А. В. Полховский, С. А. Прохорчик, С. В. Шетько // Труды БГТУ. - 2019. - № 1. -

C. 163-168.

21. Пахомов, В. И. Исследование воздействия компонентов убираемого зернового материала на поверхность рабочих органов комбайна с покрытием из СВМПЭ / В. И. Пахомов, М. Н. Московский, В.Н. Веснин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2019. - Т. 15, № 4. - С. 531-533.

22. Громаков, А. В. Оптимизация параметров рабочего органа для полойной безотвальной обработки почвы с применением высокомолекулярного полиэтилена / А. В. Громаков, С. К. Филатов // Вестник аграрной науки Дона. -2018. - № 1. - С. 45-52.

23. Житарь, Б. Е. Выбор полимеров и полимерных композиций с требуемыми свойствами для конструкционных элементов железнодорожного пути / Б. Е. Житарь, В .В. Самойлов // Сборник научных трудов ДОНИЖТ. - 2018. - № 50. - С. 36-41.

24. Wang, A. Mechanistic and morphological origins of ultra-high molecular weight polyethylene wear debris in total joint replacement prostheses / A. Wang, C. Stark, J. H. Dumbleton // Proc Inst Mech Eng H. - 1996. - Vol. 210. - P. 141-155.

25. McKellop, H. Friction and wear properties of polymer, metal, and ceramic prosthetic joint materials evaluated on a multichannel screening device / H. McKellop, I. Clarke, K. Markolf, H. Amstutz // J. Biomed. Mater. Res. - 1981. - Vol. 15. - P. 619653.

26. Chandrasekaran, M. Tribology of UHMWPE tested against a stainless steel counterface in unidirectional sliding in presence of model synovial fluids: part 1 / M. Chandrasekaran, L. Y. Wei, K. K. Venkateshwaran, A. W. Batchelor, N. L. Loh // Wear. - 1998. - Vol. 223. - P. 13-21.

27. Marcus, K. The effect of grinding direction on the nature of the transfer layer formed during the sliding wear of ultrahigh molecular weight polyethylene against stainless steel / K. Marcus, A. Ball, C. Allen // Wear. - 1991. - Vol. 151. - P. 23232336.

28. Galetz, M. C. Molecular Deformation Mechanisms in UHMWPE During Tribological Loading in Artificial Joints / M. C. Galetz, U. Glatzel // Tribology Letters. - 2010. - Vol. 38. - P. 1-13.

29. Peterson, J. M. Screw Dislocations in Anisotropic Media / J. M. Peterson, P. H. Lindenmeyer // Journal of Applied Physics. - 1966. - Vol. 37. - P. 4051-4053.

30. Bartczak, Z. Deformation mechanisms and plastic resistance in single-crystal-textured high-density polyethylene / Z. Bartczak, A. S. Argon, R. E. Cohen // Macromolecules. - 1992. - Vol. 25 - P. 5036-5053.

31. Petermann, J. Lamellar separation during the deformation of high-density polyethylene / J. Petermann, J. M. Schultz // Journal of Materials Science. - 1978. -Vol. 13, №1. - P. 50-54.

32. Bowden, P. B. Deformation mechanisms in crystalline polymers / P. B. Bowden, R. J. Young // Journal of Materials Science. - 1974. - Vol. 9, № 12. -P. 2034-2051.

33. Sperling, L. H. Introduction to Physical Polymer Science / L.H. Sperling. -Fourth Edition. - Wiley-Interscience. - 2006. - 880 p.

34. Pope, D. P. Deformation of oriented polyethylene / D. P. Pope, A. Keller // Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition banner. - 1975. - Vol. 13. -P. 533-566.

35. Predecki, P. Dislocations Caused by Chain Ends in Crystalline Polymers / P. Predecki, W. O. Statton // Journal of Applied Physics. - 1966. - Vol. 37. - P. 40534059.

36. Advances in Polymer Science / Ed. H. H. Kausch. - New York. - 1983. - 274 p.

37. Ge, S. Wear behavior and wear debris distribution of UHMWPE against Si3N4 ball in bi-directional sliding / S. Ge, S. Wang, N. Gitis, M. Vinogradov, J. Xiao // Wear. - 2008. - Vol. 264, № 7-8. - P. 571-578.

38. Shi, W. Tribological behaviour and microscopic wear mechanisms of UHMWPE sliding against thermal oxidation-treated Ti6Al4V / W. Shi, H. Dong, T. Bell // Materials Science and Engineering: A. - 2000. - Vol. 291, № 1-2. - P. 27-36.

39. Cooper, J. R. Macroscopic and microscopic wear mechanisms in ultra-high molecular weight polyethylene / J. R. Cooper, D. Dowson, J. Fisher // Wear. - 1993. -Vol. 162-164. - P. 378-384.

40. Wang, J. Friction and wear behavior of ultra-high molecular weight polyethylene sliding against GCr15 steel and electroless Ni-P alloy coating under the lubrication of seawater / J. Wang, F. Yan, Q. Xue // Tribology Letters. - 2009. -Vol. 35. - P. 85-95.

41. Acunto, M. D. Fast formation of ripples induced by AFM. A new method for patterning polymers on nanoscale / M. D. Acunto, P. Pingue, S. Napolitano, P. Giusti // Materials Letters. - 2007. - Vol. 61. - P. 3305-3309.

42. Plumlee, K. G. Investigation of characteristic rippling topology produced during UHMWPE sliding / K .G. Plumlee, C. J. Schwartz // Wear. - 2019. - Vol. 426427. - P. 171-179.

43. Plumlee, K. G. Surface layer plastic deformation as a mechanism for UHMWPE wear, and its role in debris size / K. G. Plumlee, C. J. Schwartz. // Wear. -2013. - Vol. 301. - P. 257-263.

44. Edidin, A. A. Plasticity-induced damage layer is a precursor to wear in radiation-cross-linked UHMWPE acetabular components for total hip replacement / A. A. Edidin, L. Pruitt, C. W. Jewett, D. J. Crane, D. Roberts, S. M. Kurtz // The Journal of Arthroplasty. - 1999. - Vol. 14, № 5. - P. 616-627.

45. Bartczak, Z. Deformation of high-density polyethylene produced by rolling with side constraints. I. Orientation behavior / Z. Bartczak // J. Appl. Polym. Sci. -2002. - Vol. 86. - P. 1396-1404.

46. Stachowiak, G. W. Engineering Tribology / G. W. Stachowiak, A. W. Batchelor. - 3rd Edition. - Butterworth - Heinemann, 2005. - 832 p.

47. Weick, B. L. Tribochemical change of nylon 6, 6 and nylon 6, 6/glass rubbed against sapphire / B. L. Weick, M. J. Furey, H. Newman, C. Kajdas, J. W. Hellgeth // Tribology Transactions. - 1994. - Vol. 37. - P. 129-137.

48. Marcellan, A. Third body effects in the wear of polyamide: micro-mechanisms and wear particles analysis / A. Marcellan, C. Boue, O. Bondil, A. Chateauminois // Wear. - 2009. - Vol. 266. - P. 1013-1020.

49. Гаркунов, Д. Н. Триботехника (износ и безвзносность): учеб. / Д. Н. Гаркунов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МСХА, 2001. -616 с.

50. Краснов, А. П. Природа первичных актов фрикционного взаимодействия СВМПЭ с поверхностью стали / А. П. Краснов, А. В. Наумкин, А.

C. Юдин, В. А. Ссоловьёва, О. В. Афоничева, Д. И. Буяев, Н. Н. Тихонов // Трение и износ. - 2013. - Т. 34, № 2. - C. 154-164.

51. Qi, H. Comparative study of tribochemistry of ultrahigh molecular weight polyethylene, polyphenylene sulfide and polyetherimide in tribo-composites / H. Qi, L. Zhang, G. Zhang, T. Wang, Q. Wang // Journal of Colloid and Interface Science. -2018. - Vol. 514. - P. 615-624.

52. Gong, D. ESCA study on tribochemical characteristics of filled PTFE /

D. Gong, Q. Xue, H. Wang // Wear. - 1991. - Vol. 148. - P. 161-169.

53. Gao, J. Tribochemical effects in formation of polymer transfer film / J. Gao // Wear. - 2000. - Vol. 245 - P. 100-106.

54. Tong, J. Effects of the wollastonite fiber modification on the sliding wear behavior of the UHMWPE composites / J. Tonga, Y. Ma, M. Jiang // Wear. - 2003. -Vol. 255. - P. 734-741.

55. Saikko, V. Effect of Contact Area on the Wear and Friction of UHMWPE in Circular Translation Pin-on-Disk Tests / V. Saikko // Journal of Tribology. - 2017. -Vol. 139, № 6. - P. 061606-1-061606-5.

56. Saikko, V. Effect of contact area on the wear of ultrahigh molecular weight polyethylene in noncyclic pin-on-disk tests / V. Saikko // Tribology International. -2017. - Vol. 114. - P. 84-87.

57. Saikko, V. Effect of contact pressure on wear and friction of ultra-high molecular weight polyethylene in multidirectional sliding / V. Saikko // Journal Engineering in Medicine. - 2006. - Vol. 220. - P. 723-731.

58. Wang, A. Effect of contact stress on friction and wear of ultra-high molecular weight polyethylene in total hip replacement / A. Wang, A. Essner, R. Klein // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. - 2001. - Vol. 215. - P. 133-139.

59. Barbour, P. S. M. The influence of contact stress on the wear of UHMWPE for total replacement hip prostheses / P. S. M. Barbour, D. C. Barton, J. Fisher // Wear. - 1995. - Vol. 181-183. - P. 250-257.

60. Vassiliou, K. Is the wear factor in total joint replacements dependent on the nominal contact stress in ultra-high molecular weight polyethylene contacts? / K. Vassiliou, A. Unsworth // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. - 2004. - Vol. 218. - P. 101-107.

61. Alison, L. Effect of conformity and contact stress on wear in fixed-bearing total knee prostheses / L. Alison, L. Kang, I. Udofia, L. M. Jennings, H. M. McEwen, Z. Jin, J. Fisher // Journal of Biomechanics. - 2009. - Vol. 42. - P. 1898-1902.

62. Abdelgaied, A. Quantification of the effect of crossshear and applied nominal contact pressure on the wear of moderately cross-linked polyethylene / A. Abdelgaied, C. L. Brockett, F. Liu, L. M. Jennings, J. Fisher, Z. Jin // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. -2013. - Vol. 227, № 1. - P. 18-26.

63. Kang, L. Enhanced computational prediction of polyethylene wear in hip joints by incorporating cross-shear and contact pressure in additional to load and sliding distance: Effect of head diameter / L. Kang, A. L. Galvin, J. Fisher, Z. Jin // Journal of Biomechanics. - 2009. - Vol. 42, № 7. 11 - P. 912-918.

64. Sathasivam, S. The Effect of Contact Area on Wear in Relation to Fixed Bearing and Mobile Bearing Knee Replacements / S. Sathasivam, P. S. Walker, P. A. Campbell, K. Rayner // Journal of Biomedical Materials Research banner. - 2001. -Vol. 58, № 3. - P. 282-290.

65. Zivic, F. Friction Coefficient of UHMWPE During Dry Reciprocating Sliding / F. Zivic, S. Mitrovic, M. Babic, D. Adamovic // Tribology in Industry. - 2014.

- Vol. 36, № 3. - P. 281-286.

66. Fisher, J. The effect of sliding velocity on the friction and wear of UHMWPE for use in total artificial joints / J. Fisher, D. Dowson, H. Hamdzah, H. L. Lee // Wear. - 1994. - Vol. 175. - P. 219-225.

67. Hashmi, S. A. R. Sliding wear of PP/UHMWPE blends: effect of blend composition / S. A. R. Hashmi, S. Neogi, A. Pandey, N. Chand // Wear. - 2001. - Vol. 247. - P. 9-14.

68. Fusaro, R. L. Effect of sliding speed and contact stress on tribological properties of ultra-high-molecularweight polyethylene / R. L. Fusaro // NASA Technical Paper. - 1982. - Vol. 2059. - P. 1-21.

69. Kahyaoglu, K. Friction and wear behaviours of medical grade UHMWPE at dry and lubricated conditions / K. Kahyaoglu, H. Unal // International Journal of Physical Sciences. - 2012. - Vol. 7, № 16. - P. 2478-2485.

70. Oral, E. Peroxide cross-linked UHMWPE blended with vitamin E / E. Oral, B. N. Doshi, R. M. Gul, A. L. Neils, S. Kayandan, O. K. Muratoglu // Journal of Biomedical Materials Research Part B. - 2017. - Vol. 105, № 6. - P. 1379-1389.

71. Tang, C. Y. Enhanced wear performance of ultrahigh molecular weight polyethylene crosslinked by organosilane / C.Y. Tang, X. L. Xie, X. C. Wu, R. K. Li, Y. W. Mai // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2002. - Vol. 13. - P. 1065-1069.

72. Wang, H. More wear-resistant and ductile UHMWPE composite prepared by the addition of radiation crosslinked UHMWPE powder / H. Wang, L. Xu, M. Zhang, R. Li, Z. Xing, J. Hu, M. Wang, G. Wu // Journal of Applied Polymer Science. -2017. - Vol. 134. - P. 44643-44654.

73. Bhateja, S. K. Free radicals trapped in polyethylene crystals / S. K. Bhateja, R. W. Duerst, E. B. Aus, E. H. Andrews // Journal of Macromolecular Science, Part B.

- 1995. - Vol. 34. - P. 263-272.

74. Muratoglu, O. K. Polyethylene damage in total knees and use of highly crosslinked polyethylene / O. K. Muratoglu, A. Mark, D. A. Vittetoe, W. H. Harris, H. E. Rubash // Journal of Bone and Joint Surgery. - 2003. - Vol. 85-A. - P. S7-S13.

75. Kirschweng, B. Natural antioxidants as stabilizers for polymers / B. Kirschweng, D. Tatraaljai, E. Foldes, B. Pukanszky // Polymer Degradation and Stability. - 2017. - Vol. 145. - P. 25-40.

76. Gaziano, J. M. 13 Natural antioxidants and cardiovascular disease: observational epidemiologic studies and randomized trials / J. M. Gaziano, J. E. Manson, C. H. Hennekens // Nat Antioxidants Hum Heal Dis. - 1994. - P. 387409.

77. Costa, L. Oxidation in orthopaedic UHMWPE sterilized by gamma-radiation and ethylene oxide / L. Costa, M. P. Luda, L. Trossarelli, E. M. Brach del Prever, M. Crova, P. Gallinaro // Biomaterials. - 1998. - Vol. 19. - P. 659-668.

78. Brigelius-Flohe, R. Vitamin E: function and metabolism / R. Brigelius-Flohe, M. G. Traber // FASEB Journal. - 1991. - Vol. 13. - P. 1145-1155.

79. Melk, L. Mechanical and thermal performances of UHMWPE blended vitamin E reinforced carbon nanoparticle composites / L. Melk, N. Emami // Composites Part B: Engineering. - 2018. - Vol. 146. - P. 20-27.

80. Watts, P. C. P. Carbon nanotubes as polymer antioxidants / P. C. P. Watts, P. K. Fearon, W. K. Hsu, N. C. Billingham, H. W. Kroto, D. R. M. Walton // Journal of Materials Chemistry. - 2003. - Vol. 13 - P. 491-495.

81. Fenoglio, I. Reactivity of carbon nanotubes: free radical generation or scavenging activity? / I. Fenoglio, M. Tomatis, D. Lison, J. Muller, A. Fonseca, J. B. Nagy, B. Fubini // Free Radical Biology and Medicine. - 2006. - Vol. 40. - P. 12271233.

82. Francisco-Marquez, M. On the free radical scavenging capability of carboxylated single-walled carbon nanotubes / M. Francisco-Marquez, A. Galano, A. Martinez // Journal of Chemical Physics. - 2010. - Vol. 14. - P. 6363-6370.

83. Gurgen, S. Wear performance of UHMWPE based composites including nano-sized fumed silica / S. Gurgen // Composites Part B: Engineering. - 2019. -Vol. 173. - P. 106967

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

85. Заболотнов, А. С. Износостойкость композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с наполнителями разного типа / А. С. Заболотнов, П. Н. Бревнов, В. В. Акульшин, Л. А. Новокшонова, Ф. А. Доронин, А. Г. Евдокимов, В. Г. Назаров // Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2017. - № 12. - С. 13-19.

86. Taromsari, S. M. Optimizing tribological, tensile & in-vitro biofunctional properties of UHMWPE based nanocomposites with simultaneous incorporation of graphene nanoplatelets (GNP) & hydroxyapatite (HAp) via a facile approach for biomedical applications / S. M. Taromsari, M. Salari, R. Bagheri, M. A. F. Sani // Composites Part B: Engineering. - 2019. - Vol. 175. - P. 107-181.

87. Shi, G. In-situ fabrication of a UHMWPE nanocomposite reinforced by SiO2 nanospheres and its tribological performance / G. Shi, Z. Cao, X. Yan, Q. Wang // Materials Chemistry and Physics. - 2019. - Vol. 236. - P. 121-778.

88. Ушаков, А. В. Механические и трибологические свойства комплексно-модифицированного материала на основе СВМПЭ и CuO / А. В. Ушаков, И. В. Карпов, Л. Ю. Федоров, А. А. Лепешев // Трение и износ. -2014. - Т. 35, № 1. - С. 12-17.

89. Панин, С. В. Износостойкость композитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, наполненных микрочастицами графита и дисульфида молибдена / С. В. Панин, Л. А. Корниенко, Т. Нгуен Суан, Л. Р. Иванова, М. А. Полтаранин, С. В. Шилько // Трение и износ. - 2014. - Т. 35, № 4. - С. 444-452.

90. Гринев, В. Г. Влияние типа наполнителя на механические свойства композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена / В. Г. Гринев, В. Г. Крашенинников, А. С. Заболотнов, Т. А. Ладыгина, П. Н. Бревнов, Л. А. Новокшонова, А. А. Берлин // Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2017. - № 10. - С. 14-22.

91. Панин, С. В. Износостойкость композитов на гибридной матрице свмпэ-птфэ: механические и триботехнические свойства матрицы / С. В. Панин, Л. А. Корниенко, Т. Нгуен Суан, Л. Р. Иванова, М. А. Корчагин, С. В. Шилько, Ю. М. Плескачевский // Трение и износ. - 2015. - Т. 36, № 3. - С. 325-333.

92. Seydibeyoglu, M. Fiber Technology for Fiber-Reinforced Composites / A.K. Seydibeyoglu, M. Ozgur Mohanty, M. Manjusri. - Woodhead Publishing, 2017. -336 p.

93. Matykiewicz, D. Hybrid effects of basalt fibers and basalt powder on thermomechanical properties of epoxy composites / D. Matykiewicz, M. Barczewski, D. Knapski, K. Skorczewsk // Composites Part B: Engineering. - 2017. - Vol. 125. - P. 157-164.

94. Бредихин, П. А. Композиции на основе полиэтилена, наполненные базальтом / П. А. Бредихин, Ю. А. Кадыков // Пластические массы. - 2015. -№ 11-12. - С. 27-29.

95. Арзаманцев, С. В. Структура и свойства базальтопластика на основе полиамида / С. В. Арзаманцев, С.Е. Артеменко, В.В. Павлов // Пластические массы. - 2011. - № 5. - С. 14-17.

96. Gogoleva, O. V. Wear-resistant composite materials based on ultrahigh molecular weight polyethylene and basalt fibers / O. V. Gogoleva, V. V. Akul'shin, P. N. Brevnov, L. A. Novokshonova // Journal of Friction and Wear. - 2015. - Vol. 36, № 4. - P. 301-305.

97. Cao, S. Mechanical and tribological behaviors of UHMWPE composites filled with basalt fibers / S. Cao, H. Liu, S. Ge, G. Wu [et al.] // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2011. - Vol. 30, N 4. - P. 347-355.

98. Углеродные волокна и углекомпозиты: пер. с англ. / ред. Э. Фитцер. -М.: Мир, 1988. - 336 с.

99. Dangsheng, X. Friction and wear properties of UHMWPE composites reinforced with carbon fiber / X. Dangsheng // Materials Letters. - 2005. - Vol. 59, № 2-3. - P. 175-179.

100. 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 / Y. Wang, Z. Yin, H. Li, G. Gao, X. Zhang // Wear. - 2017. - Vols. 380-381. - P. 42-51.

101. Stepashkin, A. A. Electron microscopy investigation of interface between carbon fiber and ultra high molecular weight polyethylene / A. A. Stepashkin [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - Vol. 586. - P. S168-S172.

102. Chukov, D. I. Surface modification of carbon fibers and its effect on the fiber-matrix interaction of UHMWPE based composites / D. I. Chukov, A. A. Stepashkin, M. V. Gorshenkov, V. V. Tcherdyntsev, S. D. Kaloshkin [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - Vol. 586. - P. S459-S463.

103. Chukov, D. I. Investigation of structure, mechanical and tribological properties of short carbon fiber reinforced UHMWPE-matrix composites / D. I. Chukov, A. A. Stepashkin, A. V. Maksimkin, V. V. Tcherdyntsev, S. D. Kaloshkin, K. V. Kuskov, V. I. Bugakov // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol. 76. - P. 79 - 88.

104. Волластонит - уникальное минеральное сырье многоцелевого назначения / В.А. Тюльнин, В. Р. Ткач, В. И. Эйрих, Н. П. Стародубцев - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003. - 152 с.

105. Ding, Q. Preparation and characterization of wollastonite with a P-nucleating surface and its filled isotactic polypropylene composites / Q. Ding, C. Wang, Z. Zhang, J. Jiang // Journal of Materials Science. - 2013. - Vol. 48, N 15. - P. 5225-5235.

106. Ding, H. Surface modification of wollastonite by the mechano-activated method and its properties / H. Ding, S. Lu, G. Du // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. - 2011. - Vol. 18, № 1. - P. 83-88.

107. Yuan, X. W. Effect of Coupling Agents and Particle Size on Mechanical Performance of Polyethylene Composites Comprising Wollastonite Micro-Fibres / X. W. Yuan, D. Bhattacharyya, A. Easteal // Key Engineering Materials. - 2007. -Vol. 334-335. - P. 265-268.

108. Ong, C. K. Preparation and characterization of composites of polyethylene with polypyrrole-coated wollastonite / C.K. Ong, R. P. Cooney, S. Ray, N. Edmonds // Journal of Applied Polymer Science. - 2008. - Vol. 110, № 1. - P. 632-640.

109. Tong, J. Free abrasive wear behavior of UHMWPE composites filled with wollastonite fibers / J. Tong, Y. Ma, R. D. Arnell, L. Rena // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2006. - Vol. 37, № 1. - P. 38-45.

110. Панин, С. В. Модифицирование сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) нанонаполнителями для получения антифрикционных композитов / С. В. Панин, В. Е. Панин, Л. А. Корниенко, Т. Пувадин, С. Пирияон, С. В. Шилько // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2011. - Т. 54, № 7. - С. 102-106.

111. Панин, С. В. Экструдируемые полимер-полимерные композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) / С. В. Панин, Л. А. Корниенко, В. О. Алексенко, Д. Г. Буслович, Ю. В. Донцов // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2018. - № 1. - С. 16-23.

112. ASTM D792 - 13. Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013. - 6 p.

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

114. ASTM D638 - 14. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014. - 17 p.

115. ASTM D256 - 10. Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018. - 20 p.

116. ГОСТ 4647 - 2015. Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Шарпи. - Взамен ГОСТ 4647 - 80; введ. 2017 - 01 - 01. - М.: Стандартинформ,

2016. - 19 с.

117. ASTM G77 - 98. Standard Test Method for Ranking Resistance of Materials to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 1998. - 14 p.

118. ASTM G99 - 17. Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. - ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017. - 6 p.

119. Панин, С. В. Сравнение эффективности углеродных нано- и микроволокон в формировании физико-механических и триботехнических характеристик полимерных композитов на основе высокомолекулярной матрицы / С. В. Панин, Л. А. Корниенко, В.О. Алексенко, Л. Р. Иванова, С. В. Шилько, Д. Г. Буслович // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2016. - Т. 59, № 9. - С. 99-105.

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

2017. - Т. 60, № 9. - С. 45-51.

121. Панин, С. В. Получение рецептуры композиций с заданными свойствами на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена / С. В. Панин Н. Ю. Гришаева, П. А. Люкшин, Б. А. Люкшин, И. Л. Панов, С. А. Бочкарева, Н. Ю. Матолыгина, В. О. Алексенко // Перспективные материалы. - 2018. - № 10. -С. 5-14.

122. Панин, С. В. Механические и триботехнические характеристики многокомпонентных твердосмазочных композитов на матрице сверхвысокомолекулярного полиэтилена / С. В. Панин, В.О. Алексенко, Л. А. Корниенко, Д. Г. Буслович, Н. Н. Валентюкевич // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2018. - Т. 61, № 11. - С. 88-95.

123. Бочкарева, С. А. Моделирование фрикционного износа полимерных композиционных материалов с учетом температуры контакта / С. А. Бочкарева, С. В. Панин, Б. А. Люкшин, П. А. Люкшин, Н. Ю. Гришаева, Н. Ю. Матолыгина, В.О. Алексенко // Физическая мезомеханика. - 2019. - Т. 22, № 1. - С. 54-68.

124. Panin, S. V. Comparison of mechanical and tribotechnical properties of uhmwpe reinforced with basalt fibers and particles / S. V. Panin, L. A. Kornienko, V. O. Alexenko, Huang Qitao, L. R. Ivanova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - P. 012026.

125. Shil'Ko, S. V. Method of rheological characterization of polymer materials by identification of the Prony viscoelastic model according to data of static and dynamic accelerated tests / S. V. Shil'Ko, S. L. Gavrilenko, S. V. Panin, V. O. Alexenko // AIP Conference Proceedings. - 2017. - P. 020194.

126. Panin, S. V. Effects of basalt fibers and particles in providing tribotechnical properties of UHMWPE composites under varying wear test conditions / S. V. Panin, V. O. Alexenko, L. A. Kornienko, D. G. Buslovich, L. R. Ivanova // AIP Conference Proceedings. - 2018. - P. 040013.

127. Panin, S. V. Influence of loading short carbon fibers (CF) on tribotechnical properties of UHMWPE composites at various testing conditions / S. V. Panin, V. O. Alexenko, L. A. Kornienko, D. G. Buslovich, L. R. Ivanova // AIP Conference Proceedings. - 2018. - P. 040014.

128. Panin, S. V. Comparison of mechanical and tribotechnical properties of polymer composites made of UHMWPE powders of different size / S. V. Panin, Q. Huang, L. A. Kornienko, V. O. Alexenko, B. B. Ovechkin // AIP Conference Proceedings. - 2018. - P. 020230.

129. Panin, S. V. Tribomechanical characteristics of UHMWPE carbon composites under various triboloading conditions / S. V. Panin, V. O. Alexenko, L. A. Kornienko, L. R. Ivanova, B. B. Ovechkin // AIP Conference Proceedings. - 2018. - P. 020227.

130. Патент на изобретение № 2674258 от 06.12. 2018 г. Панин С.В., Корниенко Л.А., Иванова Л.Р., Алексенко В.О., Буслович Д.Г. Иерархически

армированный гетеромодульный экструдируемый твердосмазочный нанокомпозит на основе СВМПЭ и способ его получения.

131. Патент на изобретение № 2674019 от 04.12.2018 г. Панин С.В., Корниенко Л.А., Иванова Л.Р., Алексенко В.О., Буслович Д.Г. Экструдируемый антифрикционный композит на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Приложение 1

Приложение 2