Повышение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена при сухом трении скольжения введением микро- и нанонаполнителей и обработкой в планетарной шаровой мельнице тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат технических наук Сурат Ваннасри

• Сурат Ваннасри
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сурат Ваннасри

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура, свойства и применение СВМПЭ

1.2 Механизмы изнашивания полимеров

1.3 Механизмы изнашивания СВМПЭ

1.4 Повышение физико-механических свойств полимеров за счет введения наполнителей

1.5 Модификация порошка СВМПЭ механической активацией

1.6 Постановка задач исследования

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Изготовление образцов на основе СВМПЭ при помощи ультразвукового диспергирования и компрессионного спекания

2.2 Изготовление объемных образцов СВМПЭ при помощи механической активации в планетарной шаровой мельнице

2.3 Изготовление объемных образцов СВМПЭ при совмещении введения нанонаполнителей и механической активации в планетарной шаровой мельнице

2.4 Методология экспериментальных исследований

3. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА СВМПЭ, НАПОЛНЕННОГО ОКСИДНЫМИ И

ОКСИГИДРОКСИДНЫМИ ФАЗАМИ АЛЮМИНИЯ РАЗЛИЧНЫХ

РАЗМЕРОВ

3.1 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с добавлением нановолокон оксигидроксида алюминия

3.2 Композиты на основе СВМПЭ с УДП частицами оксида алюминия размером 200-500 нм

3.3 Микрокомпозиты на основе СВМПЭ с частицами оксигидроксида алюминия размером 2-3 мкм

3.4 Микрокомпозиты на основе СВМПЭ с частицами оксида алюминия размером 50 мкм

3.5 Сравнительный анализ влияния наноразмерных, субмикронных и микронных наполнителей на основе оксидных- и оксигидроксидных фаз алюминия на механические и триботехнические характеристики композитов на основе СВМПЭ

3.6 Заключение

4. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВМПЭ, АРМИРОВАННОГО НАНОВОЛОКНАМИ И НАНОЧАСТИЦАМИ

4.1 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с углеродными нановолокнами

4.2 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с наночастицами меди

4.3 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с наночастицами диоксида кремния

4.4 Сравнительный анализ влияния различных нанонаполнителей на механические и триботехнические характеристики нано композитов на основе СВМПЭ

4.5 Заключение

5. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ И ВВЕДЕНИЕМ НАНОНАПОЛНИТЕЛЯ

5.1 Модификация СВМПЭ обработкой в планетарной шаровой мельнице

5.2 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с наночастицами меди, модифицированные обработкой в планетарной шаровой мельнице

5.3 Заключение

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена при сухом трении скольжения введением микро- и нанонаполнителей и обработкой в планетарной шаровой мельнице»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) является перспективным полимерным материалом, к основным достоинствам которого относятся химическая инертность, низкий коэффициент трения, стойкость к ударным воздействиям и абразивная износостойкость. Благодаря высоким триботехническим свойствам СВМПЭ, используется, прежде всего, в машиностроении для изготовления изделий стойких к истиранию, растрескиванию, агрессивным средам (подшипников, шестерен, втулок, роликов, футеровок и т. д.). Кроме того, значительное распространение СВМПЭ получил в медицине для целей ортопедической хирургии (искусственные суставы), по причине его низкого коэффициента трения, возможности работы без смазки, а также легкости механической обработки.

Традиционно прочность и износостойкость полиолефинов повышают введением армирующих частиц неорганических материалов микронных размеров. Ранее в большинстве исследований для увеличения прочности и износостойкости композитов на основе СВМПЭ в него добавляли частицы или волокна микронных размеров; при этом количество наполнителя варьировали в пределах десятков масс. %. В последнее время было выполнено значительное количество исследований по введению в полиолефины (в СВМПЭ, в частности) нанонаполнителей в связи с тем, что они имеют избыточную поверхностную энергию, а малый размер армирующих частиц должен обеспечивать формирование более мелкодисперсной и однородной структуры композиционного материала.

Несмотря на достигнутые успехи, а также многочисленные публикации в отечественной и зарубежной научно-технической литературе, вопрос о механизмах изнашивания СВМПЭ остается не до конца исследованным. В случае наполнения указанного полиолефина углеродными нанотрубками наблюдали увеличение сопротивления изнашиванию до 7 раз [С. Зу, Ю. Корея], что трактуется последним с позиции модификации

структуры и эффективного перераспределения напряжений и деформаций между компонентами композита. В работах проф. А.П. Краснова отмечается, что оптимальным содержанием нанонаполнителя в СВМПЭ следует считать 0.2-0.4 мас.%, обеспечивающим максимальное повышение сопротивления изнашиванию. Таким образом, исследования, направленные на повышение износостойкости СВМПЭ, являются актуальными как с позиции разработки конструкционных полимерных композиционных материалов на его основе, так и изучения закономерностей их изнашивания, в первую очередь, в условиях сухого трения скольжения.

Степень разработанности темы. Одним из актуальных предметов исследований в материаловедении полимеров является установление взаимосвязи структуры и свойств. Несмотря на многолетнюю историю исследования вопросов повышения износостойкости полимерных композитов, основные результаты получены, в основном, при экспериментальных наблюдениях поверхностей трибоконтакта после окончания испытаний. Существенный вклад в развитие представлений о закономерностях изнашивания полимерных композиционных материалов внесли С. Кёртц, В.А. Белый, Н.К. Мышкин, Б. Бриско и многие другие. В направлении наполнения СВМПЭ следует выделить работы А.П. Краснова, С. Зу, З.Вэй, М. Ванг, Б. Бриско и др. Другим перспективным направлением повышения физико-механических свойств полимерных материалов является обработка исходных порошковых смесей в планетарной шаровой мельнице, реализующая процесс механической активации. В отечественной литературе в приложении к СВМПЭ этот вопрос освящен в работах В.А. Полубоярова, A.A. Охлопковой, Г.Е. Селютина и др. В связи с этим все основные результаты в работе получены впервые и являются оригинальными.

Цель работы - исследование влияния наполнителей микронного и наноразмера и обработки порошка СВМПЭ в планетарной шаровой мельнице на изменение структуры, механических и триботехнических свойств композиционных материалов на его основе, а также определение содержания

наполнителей и времени механической обработки, обеспечивающих максимальное повышение износостойкости при сухом трении скольжения.

В связи с целью работы были поставлены и решены следующие задачи исследования:

1. Провести экспериментальные сопоставительные исследования структуры, механических и триботехнических свойств композиционных материалов на основе СВМПЭ, наполненных микро- и наночастицами на основе оксидных и оксигидроксидных фаз алюминия, и определить их содержание, обеспечивающее максимальное повышение износостойкости.

2. Выполнить экспериментальные сопоставительные исследования структуры, механических и триботехнических свойств композиционных материалов на основе СВМПЭ, наполненных наночастицами меди и диоксида кремния, а также углеродными нановолокнами, и определить их содержание, обеспечивающее максимальное повышение износостойкости.

3. Провести экспериментальные.- исследования структуры, механических и триботехнических свойств образцов СВМПЭ, полученных при предварительном модифицировании порошка в планетарной шаровой мельнице и дополнительном наполнении наночастицами меди; определить время обработки и содержание нанонаполнителя, обеспечивающие максимальное повышение износостойкости.

Научная новизна. Показано, что характер износа при сухом трении скольжения нанокомпозитов на основе СВМПЭ обусловлен сформировавшейся структурой полимерной матрицы, а также действием наночастиц в качестве твердой ультрадисперсной смазочной среды. В то же время характер износа микрокомпозитов на основе СВМПЭ дополнительно определяется размером и твердостью микронаполнителя.

Износостойкость СВМПЭ с нанонаполнителями (до 0.5 мае. %) сопоставима с таковой для микрокомпозитов с содержанием частиц 20 мае. %. Показано, что, с точки зрения повышения износостойкости

наполненного СВМПЭ при сухом трении скольжения, использование нановолокон более эффективно, чем наночастиц.

По сравнению с исходным СВМПЭ механическая обработка порошка в планетарной шаровой мельнице приводит к повышению износостойкости при сухом трении на 90 %, наряду с увеличением предела прочности на 30 %. При совмещении механической активации полимера и введения нанонаполнителя увеличение износостойкости является суперпозицией влияния на структуру обоих факторов модификации полимерного композиционного материала.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что в диссертационной работе сформулированы представления

- о корреляции между сопротивлением изнашиванию, топографией поверх-ностей трения, механическими свойствами и надмолекулярной структурой композитов на основе СВМПЭ, армированных микро- и наночастицами неорганических материалов;

- о модификации структуры композитов на основе СВМПЭ при обработке порошка в планетарной шаровой мельнице и влиянии первой на повышение сопротивления изнашиванию.

Практическая значимость работы. Наполнение СВМПЭ частицами и волокнами нано-, субмикро- и микроразмеров рекомендуется к применению с целью повышения износостойкости композитов на его основе при изготовлении деталей машин, используемых в трибосопряжениях (роликах, подшипниках, валах, звездочках цепной и зубчатой передач, футеровочных плитах). Обработка чистого СВМПЭ в планетарной шаровой мельнице по выявленным режимам является недорогим и эффективным способом повышения его износостойкости и рекомендуется для изготовления деталей машин, работающих в узлах трения в агрессивных условиях, при пониженных температурах и в отсутствие граничной смазки в машиностроении, химической, аграрной и пищевой промышленности, а также медицине.

Методология и методы исследования. Основными методами исследования в работе являются методы растровой электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии на основе фурье-преобразования, а также дифференциальной сканирующей калориметрии. Также использованы методы измерения механических свойств и триботехнических испытаний.

Положения, выносимые на защиту:

1. Введение в СВМПЭ нанонаполнителей на основе оксидных и оксигидроксидных фаз алюминия в количестве 0,1-Ю,5 мае. %, а также 520 мае. % частиц микронных размеров не изменяет тип ламеллярной надмолекулярной структуры и сопровождается снижением степени кристалличности, что обусловливает повышение износостойкости нанокомпозитов на основе СВМПЭ при сухом трении скольжения в 3-5 раз, а величины удлинения до разрушения на 20 %.

2. При армировании СВМПЭ частицами микронного размера и формировании ламеллярной надмолекулярной структуры интенсивность износа при сухом трении дополнительно определяется взаимодействием стального контртела и микрочастиц, выступающих над поверхностью полимерной матрицы. При этом более мягкие частицы меньшего размера АЮ(ОН) обеспечивают большее повышение сопротивления изнашиванию, нежели более твердые и крупные частицы А1203.

3. Интенсивность изнашивания при сухом трении скольжения нанокомпозитов на основе СВМПЭ определяется сформировавшейся ламеллярной структурой полимерной матрицы, а повышение износостойкости СВМПЭ наполнением наночастицами и нановолокнами при сухом трении скольжения обеспечивается действием последних в качестве ультрадисперсной смазочной среды.

4. Повышение износостойкости образцов СВМПЭ, подвергнутых обработке в планетарной шаровой мельнице, обеспечивается именно модификацией структуры полимера, что сопровождается повышением как механических, так и триботехнических характеристик.

Степень достоверности и апробация результатов работы.

Достоверность результатов работы определяется использованием современных методов исследований и "оборудования," систематическим характером проведения экспериментов и статистической обработкой их результатов, согласием полученных результатов с данными подобных исследований других авторов.

Результаты работы были представлены на Всероссийских, международных и региональных конференциях и семинарах: VII Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новые материалы, Развитие, Структура, Свойства-2008», 9-10 июня 2008 г., Томск, Россия; III Международном форуме по стратегическим технологиям (IFOST 2008)", 23-29 июня 2008 г., Новосибирск-Томск, Россия; Международной конференции "Multiscale approach physics mechanics, fundamental solid and engineering application", 9-12 сентября 2008 г, Томск, Россия; Международной научно-технической конференции "Проблемы современного машиностроения" 26-28 ноября 2008 г., Томск, Россия; XV Международной научно-практической конференции «Современная техника и технологии, 4-8 мая 2009 г., Томск, Россия; IX Всероссийской школе-семинаре "Новые материалы: создание, структура, свойства, 2009", 9-11 июня, 2009 г., Томск, Россия; "Dissipation and damage across multiple scale in physical and mechanical systems", 24-26 июня 2009 г., Оксфорд,- Великобритания; Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному моделированию новых материалов, 7-11 сентября 2009 г., Томск, Россия; Китайско-Российской Международной конференции по материаловедению 2009, 24-26 сентября 2009 г., Шеньян, Китай; III Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», 12-15 октября 2009 г., Москва, Россия; IV Международном форуме по стратегическим технологиям (IFOST 2009), 23-29 октября 2009 г., г. Хошимин, Вьетнам.

Содержание диссертации опубликовано в 18 работах, из них 5 статей в рецензируемых журналах и изданиях, входящих в список рецензируемых

научных журналов и изданий, 7 статей и 6 тезисов докладов в трудах конференций различного уровня.

Личный вклад автора заключается в выполнении задач, поставленных для данной диссертации, написании статей в соавторстве, участии с докладами в научных конференциях.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 6 «Разработка и совершенствование методов исследования и контроля структуры, испытание и определение физико-механических и эксплуатационных свойств материалов на образцах и изделиях» паспорта специальности 05.16.09 «Материаловедение» (машиностроение), технические науки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных результатов и выводов, библиографического списка цитируемой литературы из 151 источников. Всего 143 страницы, включая 75 рисунков и 26 таблиц.

Основное содержание диссертационной работы.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определена цель исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов, представлена структура диссертации.

В первом разделе проведен обзор литературы, посвященной свойствам СВМПЭ, методам модификации его структуры и свойств (физических, механических, триботехнических) путем предварительной обработки исходного порошка в планетарной шаровой мельнице, а также введением различного типа наполнителей; механизмам износа данного полимера и композитов на его основе. Раздел завершается постановкой задачи исследований.

Во втором разделе приведено описание методов решения поставленных в работе задач. При изготовлении образцов использовали следующее

оборудование: ультразвуковой диспергатор, высокоскоростной гомогенизатор, планетарную шаровую мельницу, гидравлический пресс, кольцевую печь. Методами рентгеноструктурного— анализа, сканирующей электронной микроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, инфракрасной спектроскопии, оптической профилометрии были исследованы микро- и химическая структура, а также кристалличность композиционных материалов. Механические характеристики оценивали при испытаниях на растяжение. Твердость по ШоруД определяли на твердомере 1пз1гоп Оиготе1ег 902. Сопротивление изнашиванию в условиях сухого трения скольжения оценивали при испытаниях образцов по схеме «вал-колодка» на машине трения СМТ-1. Коэффициент трения измеряли. по. схеме «шар-по-диску» на трибометре ТпЬ^есЬшс (Франция) в соответствии с А8ТМ в99 и БГЫ 50324.

В третьем разделе приведено описание структуры, физико-механических и триботехнических характеристик композитов на основе СВМПЭ, модифицированных введением частиц наполнителя различных размеров на основе окислов алюминия. Проведено исследование и сравнительный анализ влияния введения наполнителей, состоящих из наноразмерных и субмикронных частиц в количестве 0,1-5 мае. % и микронаполнителя в количестве 1-40 мае. % Также в данной главе представлено обсуждение полученных результатов.

В четвертом разделе описываются структура, физико-механические и триботехнические характеристики композитов на основе СВМПЭ, модифицированных введением различных нанонаполнителей. Проведено исследование и сравнительный анализ результатов введения наполнителей в количестве 0-1 мае. %. Проводится обсуждение полученных результатов.

В пятом разделе приведены результаты исследований структуры, физико-механических и триботехнических свойств СВМПЭ и композитов на основе СВМПЭ, модифицированных применением механической активации с варьированием времени обработки, а также комбинированного воздействия (механической активации и введения наполнителя). Приведен анализ полученных результатов и их обсуждение.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию свойств СВМПЭ, наполненного микронными, субмикронными и наноразмерными наполнителями, модифицированного механической активацией, а также комбинацией этих подходов. По этой причине обзор литературы, приведенный в данной главе, посвящен описанию механизмов износа, способов повышения износостойкости, характеризации надмолекулярной структуры, а также описанию механических и триботехнических свойств данного полимера. Большинство исследований, посвященных введению наполнителей и активационной обработки полимеров, подтверждают факт повышения предела прочности, модуля упругости и износостойкости СВМПЭ. При этом принципиально важно понимать, каким образом меняется структура, и, соответственно, сопротивление изнашиванию и механические свойства полимера при введении наполнителей и применении механической активации.

В настоящей главе приведены основные сведения о структуре и свойствах СВМПЭ, его износостойкости в различных условиях. Также описываются технологические особенности введения наполнителей и механической активации и их влияния на структуру и свойства композиционных материалов на основе данной полимерной матрицы.

1.1 Структура, свойства и применение СВМПЭ

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен является перспективным полимерным материалом, который за счет своих уникальных физико-механических свойств преимущественно используется в машиностроении и производстве медицинских имплантатов [1]. К таким свойствам относятся его химическая инертность, низкий коэффициент трения, стойкость к агрессивным средам, ударная прочность и устойчивость к истиранию. Данный материал не оказывает негативного влияния на окружающую среду и человеческий организм. В машиностроении он используется в качестве

заменителя металлов в зубчатых передачах, направляющих, подшипниках, роликах и т.д. Более того, он широко применятся для производства медицинских имплантатов; например, в ортопедической хирургии он служит материалом для эндопротезирования тазобедренного, коленного, плечевого суставов и межпозвоночных дисков [2]. СВМПЭ состоит из чрезвычайно длинных и перепутанных цепей молекул, вследствие чего он отличается более высокой износостойкостью, чем ПТФЭ [3]. Во всех перечисленных сферах данный материал в основном используется для изготовления компонента пары трения, обладающего особыми преимуществами — низким коэффициентом трения, плавным скольжением и способностью к самосмазыванию. Установлено, что по сравнению с другими пластиками СВМПЭ обладает максимально высокой ударной прочностью. Подтверждено, что высокая прочность данного материала позволяет ему выдерживать высокие деформации при растяжении и сжатие без образования трещин или разрушения [4, 5]. Другое важное преимущество СВМПЭ — его высокая устойчивость к коррозионно-активным химикатам, за исключением ряда кислот. Он отличается низким влагопоглощением и высокой стойкостью к истиранию, которая в 15 раз выше, чем у углеродистой стали. Коэффициент трения СВМПЭ ниже, чем у полиамида и ацеталя, и находится на том же уровне, что и у тефлона. Однако СВМПЭ отличается более высокой стойкостью к истиранию, чем тефлон. СВМПЭ не имеет запаха, вкуса, и является нетоксичным [6]. На рис. 1.1 представлена диаграмма, на которой проведено сопоставительное сравнение износостойкости СВМПЭ и прочих полимерных смол.

Благодаря указанным свойствам СВМПЭ применяется во многих отраслях промышленности, где до 1962 г. использовали более 90 % производимого в мире порошка. После этого он нашел широкое применение в ортопедии в качестве материала для протезирования суставов [1].

СВМПЭ относится к подклассу полиэтиленов с простым на первый взгляд химическим составом, включающим в себя только водород и углерод

в составе молекулы этилена (С2Н4). Исходная химическая формула полиэтилена — (СгН*)^ где п — степень полимеризации. Химическая структура этилена и полиэтилена показана на рис. 1.2. Потеря объема по сравнению с СВМПЭ

■ 1-СВМЛЭ

■ 2-Лнтой нейлон

в З-Нержавеющая сталь и нейлон 6 6

■ 4-ПТФЭ ■5-Полппрогшлен а 6-Ацетальный сополимер 0 7-ПХВ Ш 8-ПММА

О 9-Фенольный полимер 0 10-Бук

12 34 5678 9 10 11 о 11-Эпоксидка

Технические полимеры

Рис. 1.1. Износостойкость СВМПЭ по сравнению с рядом конструкционных

пластиков [4].

Этилен

Нч ^Н

х=с:

н'

кн

Полиэтилен

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Сурат Ваннасри

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований сформулированы следующие заключения:

1. Показано, что при использовании параметров компрессионного спекания СВМПЭ, обеспечивающих формирование образцов с ламеллярной надмолекулярной структурой, введение 0.5 мае. % нановолокон 20 мае. % микрочастиц АЮ(ОН) не обусловливает изменения ее типа, сопровождается снижением степени кристалличности на 15-20 % и обеспечивает увеличение сопротивления изнашиванию в 3.9 и 5.7 раза соответственно.

2. Выявлено, что введение в СВМПЭ 0.5 мае. % нановолокон А1203 и УНВ, а также наночастиц Си и 8Ю2 не приводит к изменению типа ламеллярной надмолекулярной структуры и сопровождается повышением твердости по Шору Д, механических характеристик и сопротивления изнашиванию при сухом трении скольжения. Наполнение нановолокнами по сравнению с нанопорошками является более эффективным способом повышения сопротивления изнашиванию: при идентичной степени наполнения 0.5 мае. % износостойкость повышается в 4-6 и 2-3 раза соответственно.

3. Показано, что интенсивность изнашивания при сухом трении скольжения композитов на основе СВМПЭ, наполненных наночастицами, определяется характером ламеллярной структуры полимерной матрицы и действием первых в качестве ультрадисперсной смазочной среды. В случае армирования СВМПЭ частицами микронного размера интенсивность износа при сухом трении дополнительно определяется взаимодействием стального контртела и микрочастиц, выступающих над поверхностью полимерной матрицы. Поэтому износостойкость микрокомпозитов на основе СВМПЭ зависит также от механических свойств и размера микрочастиц наполнителя.

4. Обнаружено, что обработка порошка СВМПЭ в планетарной шаровой мельнице при выявленном «оптимальном» времени 20 минут не приводит к изменению типа ламеллярной надмолекулярной структуры и сопровождается увеличением износостойкости в 1,9 раза, а также предела прочности почти на 50 %. Модификация СВМПЭ комбинацией обработки в планетарной мельнице и введения нанонаполнителя позволяет дополнительно повысить износостойкость композитов до 3.9 раза, что обусловлено как модификацией структуры полимера, так и положительным влиянием наночастиц на скольжение контртела по поверхности нанокомпозита.

В заключении автор выражает благодарность научному руководителю профессору C.B. Панину за помощь в организации работы и обсуждении результатов, а также Л.А. Корниенко и Л.Р. Ивановой за помощь в подготовке образцов и анализе ряда экспериментальных данных. Автор выражает благодарность центрам коллективного пользования ИФПМ СО РАН «Нанотех» и НАЦ ТПУ за предоставленную возможность проведения структурных исследований на оборудовании данных центров.

5.3 Заключение

Исследования физико-механических и триботехнических характеристик СВМПЭ в исходном состоянии и после механической активации с последующим прессованием показало следующее.

1. Механическая активация приводит к изменению формы и увеличению эффективной поверхности частиц полимерного порошка (согласно данным измерения насыпной плотности), а также разрушению и последующей сшивке углеводородных цепей через С-0 группы.

2. Эффект повышения износостойкости образцов, порошковая шихта которых подвергалась обработке в планетарной шаровой мельнице связан, прежде всего, с модификацией структуры полимера (более плотная укладка ламелей и уменьшение их характерного размера). В этом случае более чем на 20 % повышается предел прочности; таким образом, повышение износостойкости и механических свойств коррелируют между собой.

3. Установлено, что оптимальное время обработки в планетарной шаровой мельнице исходных порошков СВМПЭ составляет 20 минут, что сопровождается повышением как механических (на десятки процентов), так и триботехнических характеристик (почти в два раза).

Исследование физико-механических и триботехнических характеристик, а также структуры СВМПЭ, модифицированного сочетанием методов (введением наполнителя и обработкой в планетарной мельнице) показало следующее:

1. Сочетание методов модификации — добавление наночастиц меди с последующей механической активацией в течение 20 минут показало существенное повышение износостойкости. Данный показатель выше, чем только при наполнении наночастицами меди, либо только механической активации на протяжении 20 мин. При этом по сравнению с чистым СВМПЭ повышаются твердость по Шору Д, плотность, степень кристалличности и размер ОКР.

2. Обнаружен синергетический эффект повышения износостойкости при комбинированном способе модификации СВМПЭ. Его причиной следует считать однородное распределение наночастиц в полимерной матрице, активацию поверхности порошка в процессе совместной в нанонаполнителем механообработки в планетарной мельнице, а также действие наночастиц в качестве высокодисперсной смазочной среды. Еще одним объяснением полученных результатов может являться значительная способность меди к окислению, что может проявиться как при обработке в планетарной мельнице, так и при изнашивании. Формирование на поверхности трения пленки из Си20, что косвенно подтверждается темным цветом дорожки трения способно дополнительно снижать интенсивность износа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сурат Ваннасри, 2013 год

Список литературы

1. S.M. Kurtz. UHMWPE Biomaterials Handbook, Elsevier Ins., China,

2009.

2. Kurtz, S.M., Muratoglu, O.K., Evans, M.E., and Avram A., Advances in the processing, sterilization, and crosslinking of ultra-high molecular weight polyethylene for total joint arthroplasty, Biomaterials, 1999, No. 20, pp. 1659-1688.

3. AliErdemir, Solid Lubricants and Self-Lubricating Films, Modern Tribology Handbook, CRC Press LLC, 2001, pp. 766-767.

4. H.L. Stein. Ticona. P.E., Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE), Guide to Engineering Plastic Families: Thermoplastic Resins

5. S.M.Kurtz, L. Pruitt, C.W. Jewett, R.P. Crawford, D.J.Crane and A.A. Edidin. The yielding, plastic flow, and fracture behavior of ultra high molecular weight polyethylene used in total joint replacements. Journal of Biomaterials, 1998, No. 19.

6. http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-molecular-weight _polyethylene (5 September 2010)

7. ISO 11542-1: Plastics - ultra high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) moulding and extrusion materials - Part 1: Designation system and basis for specifications.

8. ASTM. D 4020-00a: Standard Specification for ultra-high molecular weight polyethylene molding and extrusion materials.

9. The Lexicon Reference. www.UHWMPE.org. 3 July 2003.

10. Gwidon W. Stachowiak and Andrew W. Batchelor, Tribology Series 24, Engineering Tribology, Butterworth Heinemann, 1993.

11. I.V. Kragelskii, Friction and Wear, Elmsford: Pergamon Press, 1982.

12. S. Bahadur, The development of transfer layers and their role in polymer tribology, Wear, 2000, No: 245, pp. 92.

13. N.K. Myshkin and A.V. Kovalev, Adhesion and Friction of Polymers, in Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, pp. 3-32.

14. V.A. Bely, A.I. Sviridenok, M.I. Petrokovets and V.G. Savkin, Friction and Wear in Polymer—Based Materials, Oxford, Pergamon Press, 1982.

15. K.R. Makinson and D. Tabor, Proc. Roy. Soc., 1964, No. A281, pp. 49.

16. A.I. Sviridenok, V.A. Bely, V.A. Smurugov, and V.G. Savkin, Wear, 1973. vol. 25, pp. 301.

17. K. Tanaka, Y. Uchiyama and S. Toyooka, Wear, 1973, vol.23, pp. 153.

18. J.R.Atkinson, K.J.Brown and D. Dowson, The Wear of High Molecular Weight Polyethylene, Part 1 : The Wear of Isotropic Polyethylene against Dry Steel in Unidirectional Motion, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, 1978, vol. 100, pp. 208-218.

19. I.V. Kragelskii, M.N. Dobychin and V.S. Kombalov, Friction and Wear Calculation Methods, Oxford, Pergamon Press, 1982.

20. S.P. Gubin, Yu.A. Koksharov, G.B. Khomutov and G.Yu. Yurkov, Russ. Chem. Rev., 2005, vol. 74, pp. 489.

21. L. Yu and S. Bahadur, Wear, 1998, vol. 214, pp. 245.

22. V.L. Vakula and L.M. Pritykin, Physical Chemistry of Polymer Adhesion, (Khimia, Moscow, 1984) (in Russian).

23. D.H. Buckley, Surface Effects in Adhesion, Friction, Wear and Lubrication, Elsevier, Amsterdam, 1981.

24. D. Gong, Q. Xue and H.Wang, ESCA Study on Tribochemical Characteristics of Filled PTFE, Wear, 1991, vol. 148, pp. 161-169.

25. C.W. Bunn and E.R. Howells, Structures of Molecules and Crystals of Fluorocarbons, Nature, 1954, vol. 174, pp. 549-551.

26. C.M. Pooley and D. Tabor, Friction and Molecular Structure: the Behaviour of some Thermoplastics, Proc. Roy. Soc., London, Series A, 1972, vol. 329, pp. 251-274.

27. K. Tanaka, Effects of Various Fillers on the Friction and Wear of PTFE-Based Composites, in Composite Materials Science, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, 1986, pp. 137-174.

28. K.R. Makinson and D. Tabor. The Friction and Transfer of Polytetrafluoro- ethylene, Proc. Roy. Soc., London, Series A, 1964, vol.281, pp. 49-61.

29. J.M. Thorpe, Tribological Properties of Selected Polymer Matrix Composites against Steel Surfaces, in Composite Materials Science, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, 1986, pp. 89-135.

30. B. Briscoe, Wear of Polymers: an Essay on Fundamental Aspects, Tribology International, 1981, vol. 14, pp. 231-243.

31. K. Tanaka and T. Miyata, Studies on the Friction and Transfer of Semi-Crystalline Polymers, Wear, 1977, vol. 41, pp. 383-398.

32. V.K. Jain and S. Bahadur, Material Transfer in Polymer-Polymer Sliding, Wear, 1978, vol. 46, pp. 177-198.

33. A. Birkett and J.K. Lancaster, Counterface Effects on the Wear of a Composite Dry-Bearing Liner, Proc. JSLE Int. Tribology Conference, 8-10 July 1985, Tokyo, Japan, Elsevier, pp. 465^470.

34. D. Dowson, J.M. Challen and J.R. Atkinson, The Influence of Counterface Roughness on the Wear Rate of Polyethylene, Proc. 3rd Leeds-Lyon Symposium on Tribology, Wear of Non-Metallic Materials, Sept. 1976, editors: D. Dowson, M. Godet and C.M. Taylor, Inst. Mech. Engrs. Publ., London, 1978, pp. 99-102.

35. T.S.Barrett, G.W. Stachowiak and A.W. Batchelor, Effect of Roughness and Sliding Speed on the Wear and Friction of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene, Wear, 1992, vol. 153, pp. 331-350.

36. T.A. Blanchett and F.E. Kennedy, The Development of Transfer Films in Ultra-High Molecular Weight Polyethylene/Stainless Steel Oscillatory Sliding, Tribology Transactions, 1989, vol. 32, pp. 371-379.

37. N.S. Eiss, K.C. Wood, J.A. Herold and K.A. Smyth, Model for the Transfer of Polymer to Rough, Hard Surfaces, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, 1979, vol. 101, pp. 212-219.

38. J.H. Warren and N.S. Eiss, Depth of Penetration as a Predictor of the Wear of Polymers on Hard, Rough Surfaces, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, 1978, vol. 100, pp. 92-97.

39. N.S. Eiss and K.A. Smyth, The Wear of Polymers Sliding on Polymeric Films Deposited on Rough Surfaces, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, 1981, vol. 103, pp. 266-273.

40. D.F. Play, Counterface Roughness Effect on the Dry Steady State Wear of Self-Lubricating Polyimide Composites, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, 1984, vol. 106, pp. 177-184.

41. D. Gong, Q. Xue and H. Wang, Physical Models of Adhesive Wear of Polytetrafluoroethylene and its Composites, Wear, 1991, vol. 140, pp. 9-24.

42. J.A. Schweitz and L. Ahman, Mild Wear of Rubber-Based Compounds, in Friction and Wear of Polymer Composites, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, 1986, pp. 289-327.

43 P. Samyn, G. Schoukens and J. Quintelier, Scaling Effects in Tribology of Polymer, in Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, pp. 74-75.

44. H. Endo and E. Marui, Effect of the Specimen Geometry on Wear Combination of Polyacetal and Carbon Steel For Machine Structures, Wear, 2005, vol. 258, pp. 1525.

45. M.J. Neale and M. Gee, Guide to Wear Problems and Testing for Industry (Professional Engineering Publishing Limited, St. Edmundsbury Press Ltd, Suffolk, 2000).

46. V.K. Jain and S. Bahadur, Material transfer in polymer-polymer sliding, Wear, 1978, vol. 46, pp. 177.

47. J.H. Horng, M.L. Len and J.S. Lee, The contact characteristics of rough surfaces in line contact during running-in process, Wear, 2002, vol. 253, pp. 899.

48. H.M. Hawthorne, On the role of interfacial debris morphology in a conforming contact tribosystem, Wear, 1991, vol. 149, pp. 169.

49. M.G. Jacko, P.H.S. Tsang and S.K. Rhee, Wear debris compaction and friction film formation of polymer composites, Wear, 1989, vol. 133, pp. 23.

50. J.K. Lancaster, Geometrical Effects on the Wear of Polymers and Carbons, J Lubrication Technology, 1975, vol. 97, №.2, pp. 187.

51. Krasnov A. P., Griboval.A., Chumavskaya A.N., Chemical structure of the polymers and tribochemical transformations in pure and filled systems. Friction & Wear (Russ.), 1997, vol. 18, pp. 258-279.

52. K.S. Morley, P.B. Webb, N.V. Tokareva, A.P. Krasnov, V.K. Popov, J. Zhang, C.J. Roberts and S.M. Howdle, Synthesis and characterisation of advanced UHMWPE/silver nanocomposites for biomedical applications, European polymer, 2007, vol. 43, pp. 307-314.

53. Kula P, Pietrasik R, Wendler B, Jakubowski K. The effect of hydrogen in lubricated frictional couples. Wear, 1997, vol. 212, pp. 199-205.

54. Shyrokov V.V., Koval'chyk Yu.I. Features of simulation of a hydrophilic zone with regard for hydrogen wear in the process of friction. Mater Sci., 1998, vol. 34, pp. 584-90.

55. V.N. Aderikha, V.A. Shapovalov, A.P. Krasnov, and Yu.M. Pleskachevskii, Effect of Aerosil Organophilization on Tribological Properties of Low-Filled UHMWPE Composites, Trenie i Iznos, 2008, Vol. 29, No. 4, pp. 421—424.

56. Anthony L. Andrady. Science and Technology of Polymer Nanofibers, John Wiley & Sons, Inc. 2008.

57. Pukânszky, B. Interfaces and interphases in multicomponent materials: past, present, future. European Polymer Journal 2005, vol. 41, No. 4, pp. 645-662.

58. Chakrabarti, K., P.M.G. Nambissan, C.D. Mukherjee, K.K. Bardhan, C. Kim, and K.S. Yang. Positron annihilation spectroscopy of

polyacrylonitrilebased carbon fibers embedded with multi-wall carbon nanotubes. Carbon, 2006, vol. 44, No. 5, pp. 948-953.

59. Kumar, S., T.D. Dang, F.E. Arnold, A.R. Bhattacharyya, B.G. Min, X. Zhang, R.A. Vaia, C. Park, W.W. Adams, R.H. Hauge, R.E. Smalley, S. Ramesh and P.A. Willis. Synthesis, structure and properties of PBO/SWNT composites, Macromolecules. 2002, vol. 35, No. 24, pp. 9039-9043.

60. Mamedov A.F., N.A. Kotov, M. Prato, D.M. Guldi, J.P. Wicksted and A. Hirsch. Molecular design of strong single-wall carbon nanotube/polyelectrolyte multilayer composites. Nature Materials, 2002, vol. 1, No. 3, pp. 190-194.

61. Guan, G.H., C.C.Li, and D.Zhang. Spinning and properties of poly (ethylene terephthalate)/organomontmorillonite nanocomposite fibers. Journal of Applied Polymer Science, 2005, vol. 95, No. 6, pp. 1443-1447.

62. Yoon, K.H., M.B. Polk, B.G. Min, and D.A. Schiraldi. Structure and property study of nylon-6/clay nanocomposite fiber. Polymer International, 2004, vol. 53, No. 12, pp. 2072-2078.

63. Zeng, J., S. Kumar, S. Iyer, D.A. Schiraldi, and R.I. Gonzalez. Reinforcement of poly (ethylene terephthalate) fibers with polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS). High Performance Polymers, 2005, vol. 17, No. 3, pp. 403-424.

64. Zeng, J., H.Q. Hou, J.H. Wendorff, and A. Greiner. Photo-induced solidstate crosslinking of electrospun poly (vinyl alcohol) fibers,. Macromolecular Rapid Communications, 2005, vol. 26, No. 19, pp. 1557-1562.

65. Ran, S.F., C. Burger, I. Sics, K.W. Yoon, D.F. Fang, K.Kim, C. Avila-Orta, J.K. Keum, B. Chu, B.S. Hsiao, D. Cookson, D. Shultz, M. Lee, J. Viccaro and Y. Ohta. In situ synchrotron SAXS/WAXD studies during melt spinning of modified carbon nanofiber and isotactic polypropylene nanocomposite. Colloid and Polymer Science, 2004, vol. 282, No. 8, pp. 802-809.

66. White L.A. and C. Delhom. Cellulose-based nanocomposites: fiber production and characterization. In: Polymeric Materials: Science and Engineering

Preprints, 227th American Chemical Society Meeting, Anaheim, CA, 2004, vol. 90, No. 2, pp. 45-50.

67. Chen, X., C. Burger, D. Fang, I. Sics, X. Wang, W. He, R.H. Somani, K. Yoon, B.S. Hsiao and B. Chu, In-situ x-ray deformation study of fluorinated multiwalled carbon nanotube and fluorinated ethylene-propylene nanocomposites fibers. Macromolecules, 2006, vol. 39, No. 16, pp. 5427-5437.

68. Yang, Q.B., D.M.Li, Y.L. Hong, Z.Y.Li, C.Wang, S.L. Qui, and Y. Wei., Preparation and characterization of a PAN nanofibre containing Ag nanoparticles via electrospinning, Synthetic Metals, 2003, vol. 137, No. 1-3, pp. 973-974.

69. Yeo, S.Y., H.J. Lee, and S.H. Jeong. Preparation of nanocomposite fibers for permanent antibacterial effect, Journal of Materials Science, 2003, vol. 38, No. 10, pp. 2143-2147.

70. Brian J. Briscoe and Sujeet K. Sinha, Tribological applications of polymers and their composites: Past, present and future prospects, in Tribology of polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B. J. Briscoe), Elsevier, 2008, pp. 1-14.

71. L.S. Schadler, L.C. Brinson and W.G.Sawyer, JOM, 2007, vol.59,

pp. 50.

72. S. Bahadur, and V.K. Polineni, Wear, 1996, vol. 200, pp. 95.

73. A. A. Cenna, P. Dastoor, A. Beehag and N.V.Page, J. Mater. Sci., 2001, vol. 36, pp. 891.

74. H.S. Nalwa, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, American Scientific Publishers, California, 2004.

75. Z. Zhang and K. Friedrich, in: Polymer Composites - from Nano- to Macroscale (Springer, Berlin 2005), pp. 169.

76. B.J. Briscoe, A.K. Pogosian, D. Tabor, The friction and wear of high density polyethylene: The action of lead oxide and copper oxide fillers. Wear, 1974, vol. 27, pp. 19-34.

77. B.J. Briscoe, The tribology of composites materials: A preface, in Advances in Composite Tribology (ed. K. Friedrich), Elsevier, 1993, pp. 3-15.

78. B.J. Briscoe, S.K. Sinha, Tribology of polymeric solids and their composites, in Wear - Materials, Mechanism and Practice (ed. G. Stachowiak), John Wiley & Sons, England, 2005, pp. 223-267.

79. F. Li, K. Hu, J. Li, B. Zhao, The friction and wear characteristics of nanometer ZnO filled polytetrafluoroethylene. Wear, 2001, vol. 249, pp. 877-882.

80. W.G. Sawyer, K.D. Freudenberg, P. Bhimaraj, L.S. Schadler, A study on the friction and wear behavior of PTFE filled with alumina nanoparticles. Wear, 2003, vol. 254, pp. 573-580.

81. W.X.Chen, F.Li, G.Han, J.B. Xia, L.Y.Wang, J.P. Tu, Z.D. Xu, Tribological behavior of carbon-nanotube-filled PTFE composites. Tribol. Lett., 2003, vol. 15, No. 3, pp. 275-278.

82. M.Z. Rong, M.Q.Zhang, H.Liu, H. Zeng, B. Wetzel, K. Friedrich, Microstructure and tribological behavior of polymeric nanocomposites. Ind. Lubrication Tribol., 2001, vol. 53, pp. 72-77.

83. B. Wetzel, F. Haupert, K. Friedrich, M.Q. Zhang, M.Z. Rong, Impact and wear resistance of polymer nanocomposites at low filler content. Polymer Eng. Sci., 2002, vol. 42 pp. 1919-1927.

84. B. Wetzel, F. Haupert, M.Q. Zhang, Epoxy nanocomposites with high mechanical and tribological performance. Composites Sci. Technol., 2003, vol. 63, pp. 2055-2067.

85. G. Shi, M.Q. Zhang, M.Z. Rong, B. Wetzel, K. Friedrich, Friction and wear of low nanometer Si3N4 filled epoxy composites. Wear, 2003, vol. 254 pp. 784-796.

86. M.Q. Zhang, M.Z. Rong, S.L. Yu, B. Wetzel, K. Friedrich, Effect of particle surface treatment on the tribological performance of epoxy based nanocomposites. Wear, 2002, vol. 253, pp. 1086-1093.

87. M.Q.Zhang, M.Z. Rong, S.L. Yu, B.Wetzel and K. Friedrich, Improvement of tribological performance of epoxy by the addition of irradiation

grafted nano-inorganic particles. Macromolecular Material Eng., 2002, vol. 287 pp. 111-115.

88. M.Z. Rong, M.Q. Zhang, G. Shi, Q.L. Ji, B. etzel, K. Friedrich, Graft polymerization onto inorganic nanoparticles and its effect on tribological performance improvement of polymer composites. Tribol. Int., 2003, vol. 136, pp. 697-707.

89. Q. Wang, J. Xu, W. Shen, W. Liu, An investigation of the friction and wear properties of nanometer Si3N4 filled PEEK. Wear, 1996, vol. 196, pp. 82-86.

90. Q. Wang, Q. Xue, H. Liu, W. Shen, J. Xu, The effect of particle size of nanometer Zr02 on the tribological behaviour of PEEK. Wear, 1996, vol. 198, pp. 216-219.

91. Q. Wang, Q. Xue, W. Shen, J. Zhang, The friction and wear properties of nanometer Zr02-filled polyetheretherketone. J. Appl. Polym. Sci., 1998, vol. 69, pp. 135-141.

92. Q. Wang, Q. Xue, W. Shen, The friction and wear properties of nanometer Si02 filled polyetheretherketone. Tribol. Int., 1997, vol. 130, pp. 193.

93. Q. Wang, J. Xu, W. Shen, Q. Xue, The effect of nanometer SiC filler on the tribological behavior of PEEK. Wear, 1997, vol. 209. pp. 316-321.

94. Q. Xue, Q. Wang, Wear mechanisms of polyetheretherketone composites filled with various kinds of SiC. Wear, 1997, vol. 213. pp. 54-58.

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

96. H.B. Qiao, Q. Guo, A.G. Tian, G.L. Pan, L.B. Xu, A study on friction and wear characteristics of nanometer A1203/PEEK composites under the dry sliding condition. Tribol. Int., 2007, vol. 140, pp. 105-110.

97. Сомпонг Пирияон, Струкура, механические и триботехнические свойства нанокомпозитов на основе химически модифицированного СВМПЭ, диссертация, ТПУ, Томск, Россия, 2012.

98. Y.S. Zoo, J.W. An, D.P. Lim, D.S. Lim, Effect of carbon nanotube addition on tribological behavior of UHMWPE. Tribol. Lett., 2004, vol. 16, No. 4, pp. 305.

99. S. Bahadur, C. Sunkara, Effect of transfer film structure, composition and bonding on the tribological behavior of polyphenylene sulfide filled with nano particles of Ti02, ZnO, CuO and SiC. Wear, 2005, vol. 258, pp. 1411-1421.

100. C.J. Schwartz, S.Bahadur, Studies on the tribological behavior and transfer film-counterface bond strength for polyphenylene sulfide filled with nanoscale alumina particles.Wear, 2000, vol. 237, pp. 261-273.

101. P. Bhimaraj, D.L. Burris, J. Action, W.G.Sawyer, C.G. Toney, R.W. Siegel, L.S. Schadler, Effect of matrix morphology on the wear and friction behavior of alumina nanoparticle/poly (ethylene) terephthalate composites. Wear, 2005, vol. 258, pp. 1437-1443.

102. W. Wood, B. Li and W.H. Zhong. Influence of Phase Morphology on the Sliding Wear of Polyethylene Blends Filled with Carbon Nanofibers. Polymer Engineering and Science, 2010, vol. 50, No. 3, pp. 613-623.

103. G. Sui, W.H. Zhong, X. Ren, X.Q. Wang and X.P. Yang. Structure, mechanical properties, and friction behavior of UHMWPE/HDPE/carbon nanofibers. Mater. Chem. Phys, 2009, vol. 115, No. 1, pp. 404^112.

104. X.Ren, X.Q.Wang, G. Sui, W.H. Zhong, M.A. Fuqua and C.A. Ulven. Effects of Carbon Nanofibers on Crystalline Structures and Properties of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Blend Fabricated Using Twin-Screw Extrusion. J. Appl. Polym. Sci., 2008, vol. 107, pp. 2837-2845.

105. J. Zhou and F. Yan., Effect-of Polyethylene-gra/i-Maleic Anhydride as a Compatibilizer on the Mechanical and Tribological Behaviors of Ultrahigh-Molecular-Weight Polyethylene/Copper Composites, J. Appl Polym Sci., 2004, vol. 93, pp. 948-955.

106. L. Yu, S. Yang, H. Wang and Q. Xue. An investigation of the friction and wear behaviors of micrometer copper particle and nanometer copper particle

filled polyoxymethylene composites, J. Appl. Polym. Sci., 2000, vol. 77, pp. 24042410.

107. S. Bahadur and C. Schwartz, Mechanical and Tribological Behavior of Polymers Filled with Inorganic particle Fillers, Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, pp. 416-428.

108. Balaz", P., Alac'ova, A., Briancvin, J., Sensitivity of Freundlich equation constant 1/n for zinc sorption on changes induced in calcite by mechanical activation. Chem. Eng. J. 2005, vol. 114, pp. 115-121.

109. Zhang, W., Zhang, X., Liang, M., Lu, C., Mechanochemical preparation of surface-acetylated cellulose powder to enhance mechanical properties of cellulose-filler-reinforced NR vulcanizates. Compos. Sci. Technol. 2008, vol. 68, pp. 2479-2484.

110. Rossberg, M., Khairetdinov,E.F., Linke, E., Boldyrev, V.V., Effect of mechanical pretreatment on thermal decomposition of silver oxalate under nonisothermal conditions. J. Solid State Chem., 1982, vol. 41, pp. 266-271.

111. Balaz", P., Mechanical activation in hydrometallurgy. Int. J. Miner. Process, 2003, vol. 72, pp. 341-354.

112. Guo, X.Y., Xiang, D., Duan, G.H., Mou, P., A review of mechanochemistry applications in waste management, Waste Manage, 2010, vol.30, pp. 4-10.

113. Tongamp, W., Zhang, Q., Saito, F., Mechanochemical decomposition of PVC by using La203 as additive. J. Hazard. Mater., 2006, vol. 137, pp. 12261230.

114. Zyryanov, V.V., Uvarov,N.F., Sadykov, V.A., Ulihin, A.S., Kostrovskii, V.G., Ivanov, V.P.,Titov, A.T., Paichadze, K.S., Mechanochemical synthesis and conducting properties of nanostructured rhombohedral scandia stabilized zirconia ceramics. J. Alloys Compd., 2009, vol. 483, pp. 535-539.

115. Zhu, J.Y., Pan, X., Zalesny, R.S., Pretreatment of woody biomass for biofuel production: energy efficiency, technologies, and recalcitrance. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2010, vol. 87, pp. 847-857.

116. Zhengda Liao, Zuqiang Huang, Huayu Hua, Yanjuan Zhang, Yunfang Tan, Microscopic structure and properties changes of cassava stillage residue pretreated by mechanical activation, Bioresource Technology, 2011, vol. 102, pp. 7953-7958.

117. Zuqiang Huang, Xingtang Liang, Huayu Hu, Li Gao, Yongjun Chen, Zhangfa Tong. Influence of mechanical activation on the graft copolymerization of sugarcane bagasse and acrylic acid Polymer Degradation and Stability, 2009, vol. 94, pp. 1737-1745.

118. Zuqiang Huang, Nan Wang, Yanjuan Zhang, Huayu Hu, Yuanwei Luo. Effect of mechanical activation pretreatment on the properties of sugarcane bagasse/poly(vinyl chloride) composites. Composites: Part A, 2012, vol.43, pp. 114-120.

119. A.A. Okhlopkova, P.N. Petrova, S.A. Sleptsova, O.V. Gogoleva. Polyolefin Composites for Tribotechnical Application in Friction Unit of Automobile. Chemistry for Sustainable Development, 2005, vol. 13, pp. 793-799.

120. Balazv, P., Dutkova, E., Fine milling in applied mechanochemistry. Miner. Eng., 2009, vol. 22, pp. 681-694.

121. A.A. Oklopkova, S.N.Popov, S.A. Sleptzova, P.N. Petrova and E.G. Avvakumov, Polymer nanocomposites for tribotechnical applications. Structural chemistry, 2004, vol. 45, (supplement) pp. 169-173.

122. A.A. Oklopkova, P.N. Petrova, S.A. Sleptzova and O.V. Gogoleva. Polyolefin composites for tribotechnical application in friction unite of automobiles, Chemistry for sustainable development, 2005, vol. 13, pp. 793-799.

123. V.P. Zubov, N.V. Serebryakova, I.A. Arutyunov, I.F. Kuzkina, N. A. Bulychev and Yu.A. Khrustalev, The Effect of Mechanical Activation of the Surface of Inorganic Pigments on the Stability of Their Aqueous Dispersions in the Presence of Ethylhydroxyethyl Cellulose. Colloid Journal, 2004, vol. 66, No. 3, pp. 302-310.

123. V.A. Klyuev, N.N. Loznetsova, A.I. Malkin and Yu.P. Toporov, Effect of the Mechanical Activation of Fillers on the Parameters of

Thermostimulated Current in Polymer Composites. Technical Physics Letters, 2010, vol. 36, No. 8, pp. 739-740.

125. V.A. Padokhin. R.F. Ganiev and N.E.Kochkina, Effect of Mechanical Activation on the Viscoelastic Properties of Solutions of Starch-Sodium Carboxymethyl Cellulose Mixtures. Doklady Chemistry, 2007, vol.416, Part 1, pp. 227-229.

126 E. Biazar et al. Effect of the mechanical activation on size reduction of crystalline acetaminophen drug particles. International Journal of Nanomedicine, 2009, vol. 4, pp. 283-287.

127. Zu-Qiang Huang, Jian-Ping Lu, Xuan-Hai Li, Zhang-Fa Tong, Effect of mechanical activation on physico-chemical properties and structure of cassava starch, Carbohydrate Polymers, 2007, vol. 68, pp. 128-135.

128. S. Spiegelberg. Analytical Techniques for assessing the Effects of Radiation on UHMWPE. Cambridge Polymer Group, Inc., 2002.

129. M. Veres, M. Fule, S. Toth, I. Pocsik, M. Koos, A. Toth, M. Mohai and I. Bertoti, Raman scattering of ultra high molecular weight polyethylene treated by plasma-based ion implantation. Thin Solid Films, 2005, vol. 482, pp. 211-215.

130. Witold Brostow, Mechaical properties, in: Physical properties of polymer handbook, 2nd ed., Ed. James E. Mark (Springer Science &Business Media, LLC, New York, 2007, pp. 423-444.

131. Blau P.J., Budinski K.G., Development and use of ASTM standards for wear testing, Wear, 1999, Vol. 225-229, pp. 1159-1170.

132. http://www.rhino3d.com

133. http://www.zygo.com/?sup=/resource/manuals.cgi?type=newview

134. S.M.Kurtz, C.L. Muhlstein and A.A. Edidin, Surface morphology and wear mechanisms of four clinically relevant biomaterials after hip simulator testing, J Biomed Mater Res, 2000, vol. 52, pp. 447-459.

135. Nakanisi, K., Infrakrasnye spektry i stroenie organicheskikh soedinenii (Infrared Spectra and the Structure of Organic Compounds), Moscow: Mir, 1965.

136. Stepan S. Pesetskii, Sergei P. Bogdanovich and Nikolai. K. Myshkin, Tribological behavior of polymer nanocomposites produced by dispersion of nanofillers in molten thermoplastics, in Tribology of Polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B.J. Briscoe), Elsevier, 2008, pp. 82-107.

137. Shyam Bahadur and Cris J. Schwartz, The influence of nanoparticle fillers in polymer matrices on the formation and stability of transfer film during wear, in Tribology of Polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B.J. Briscoe), Elsevier, 2008 pp. 17-34

138. Shyam Bahadur 1 and Cris Schwartz, Mechanical and tribological behavior of polymer filled with inorganic particulate fillers, in Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, pp. 416-448.

139. http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1400

140. Qihua Wang and Xianqiang Pei, The influence of nanoparticle fillers on the friction and wear behavior of polymer matrices, in Tribology of polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B.J. Briscoe), Elsevier, 2008, pp. 62-81.

141. Oklopkova A.A., Popov S.N., Sleptzova S.A., PetrovaP.N., Avvakumov E.G. Polymer nanocomposites for tribotechnical applications, Journal of Structural chemistry, 45 (supplement), 2004, pp. 169-173.

142. Oklopkova A. A., PetrovaP.N., Sleptzova S. A. and GogolevaO.V. Polyolefm composites for tribotechnical application in friction unite of automobiles, Journal of chemistry for sustainable development, 2005, vol. 13, pp. 793-799.

143. Avvakumov E.G., PotkinA.R., Samarin O.I., Patent of USSR №975068, Planetary mill, 1982.

144. Gaylord, G. and Mark, H.F., Lineinye i stereoregulyarnye polimery (Linear and Stereoregular Addition Polymers), Moscow: Izd-vo inostrannoi literatury, 1962, pp. 55-59.

145. Marikhin, V.A. and Myasnikova, L.P., Nadmolekulyarnaya struktura polimerov (Permolecular Polymers Structure), Leningrad: Khimiya, 1977.

146. Smith, A.L., Prikladnaya IKspektroskopiya (Applied Infrared Spectroscopy), Moscow: Mir, 1982.

147. S. Wannasri, S.V. Panin, et. al. Increasing wear resistance of UHMWPE by mechanical activation and chemical modification combined with addition of nanofibers. Procedia Engineering (July 2009) Mesomechanics 2009, Edited by A. Korsunsky, D. Dini and G.C. Sih. Vol. 1, Is. 1, P. 67-70.

148. B.E. Панин, С.В. Панин, JI.A. Корниенко, С. Ваннасри, J1.P. Иванова, С.В. Шилько. Влияние механической активации полимерного связующего сверхвысокомолекулярного полиэтилена на физико-механические и трибологические свойства полимера. // Трение и износ, 2010, Т. 31, №2, С. 168-176.

149. С.В. Панин, JI.A. Корниенко, С. Ваннасри, JI.P. Иванова, С.В. Шилько. Сравнительный анализ влияния нано- и микронаполнителей на фрикционно- механические свойства СВМПЭ. // Трение и износ, 2010, Т. 31, № 5, С. 492-499

150. С.В. Панин, JI.A. Корниенко, С. Ваннасри, JI.P. Иванова, С.В. Шилько, С. Пирияон, Т. Пувадин. Сравнение эффективности модифицирования СВМПЭ нановолокнами (С, А1203) и наночастицами (Си, Si02) при получении антифрикционных композитов. // Трение и износ, 2010, Т. 31, №6, С. 603-611.

151. С.В. Панин, JI.A. Корниенко, С. Ваннасри, С. Пирияон, Т. Пувадин и др. Влияние механической активации, ионной имплантации и

типа наполнителей на формирование пленки переноса при трибосопряжении композитов на основе СВМПЭ. // Механика композиционных материалов, 2011, Т. 47, №5, с. 727-738.