Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена, модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Чемисенко Олег Владимирович

• Чемисенко Олег Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Чемисенко Олег Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗВЕСТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

1.1. Анализ эксплуатационных свойств и области применения

полимерных композиционных материалов

1.2. Влияние наполнителей - модификаторов на структуру и

свойства композитов на основе политетрафторэтилена

1.3. Анализ методов синтеза полимерных композитов и их

влияния на физико-механические свойства композитов

1.4. Обоснование состава и способа изготовления полимерных нанокомпозитов

1.5 Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования механических и триботехнических свойств композиционных материалов

2.3 Методы прогнозирования работоспособности

металлополимерных пар трения

2.4 Методы исследования динамических свойств нанокомпозитов

2.5. Методы исследования структуры

2.5.1. Электронная микроскопия

2.5.2. Рентгеноструктурный анализ

2.6. Методика оптимизации состава композиционных материалов

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ

СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ПТФЭ

3.1. Влияние вида и концентрации наполнителей - модификаторов

на механические и триботехнические свойства нанокомпозита

3.2. Исследование триботехнических свойств нанокомпозита и

определение наиболее эффективных модификаторов и их концентрации

3.3. Исследование структуры разработанного нанокомпозита

3.4. Влияние технологии изготовления на износостойкость полимерных нанокомпозитов на основе ПТФЭ

3.5. Оптимизация состава разработанного ПКМ

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ И РЕЖИМОВ ФРИКЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТА

4.1. Влияние температуры на характеристики механических свойств

4.2. Влияние нагрузки и скорости скольжения на характеристики

триботехнических свойств полимерного нанокомпозита

4.3 Влияние фрикционного взаимодействия на элементный состав

и надмолекулярную структуру поверхностного слоя ПКМ

4.4. Исследование вязкоупругих свойств ПКМ

на основе ПТФЭ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена, модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом»

Актуальность темы исследования

Значительную роль в развитии приборов - и машиностроения играют полимерные композиционные материалы (ПКМ), которая заключается не только в возможности замены различных металлов и сплавов, а также в повышении надежности и долговечности деталей узлов трения машин, работающих в экстремальных условиях эксплуатации.

Задача повышения надежности и долговечности машин и технологического оборудования соответствует приоритетным направлениям развития науки, техники и технологии в РФ: «Индустрия наносистем»; «Перспективные виды вооружения, военной и специальной техники» и особенно актуальна для изделий транспортной, дорожно-строительной и специальной техники двойного назначения[1]. Это объясняется тем, что ходовая часть транспортных машин, работающих в условиях бездорожья, пересеченной местности, испытывает высокие динамические нагрузки, а также нуждается в надежной защите от внешних загрязнений с абразивными частицами.

ПКМ на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) хорошо зарекомендовали себя при работе в составе металлополимерных узлов трения в различных условиях эксплуатации. ПКМ, работающие в условиях фрикционного взаимодействия, испытывают различного вида напряжения и значительные деформации, приводящие к возникновению и накоплению дефектов, структурно -фазовым превращениям и изменению физико-механических свойств. Создание новых антифрикционных материалов на основе ПТФЭ является одной из важных задач современного машиностроения, которое в последнее время задает более высокие требования к механическим и триботехническими свойствам ПКМ. Новые полимерные композиционные материалы должны иметь более высокие по

сравнению с известными композитами (Ф4К20, Ф4К15, КВН-3, Криолон-3) физико-механические и триботехнические свойства и длительно сохранять их в заданных условиях эксплуатации.

Характерными особенностями полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых в узлах трения металлополимерных трибосистем, являются образование на поверхности трения пленочного фрикционного износа, диффузия компонентов полимера в металл и структурные превращения.

Известные исследования и технические решения в этой области лишь частично решают в лучшую сторону проблему устранения структурных изменений и изнашивания металлополимерных систем.

Анализ причин снижения работоспособности металлополимерных систем определяет актуальность изучения, прогнозирования необходимых триботехнических свойств и разработку полимерного композиционного материала с оптимальным составом компонентов обладающего повышенной надежностью и долговечностью, особенно, в широком диапазоне перепада низких температур, характерных для районов Крайнего Севера. В этом отношении перспективно создание ПКМ на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), модифицированного малоизученным комплексным наполнителем системы «скрытокристаллический графит и диоксид кремния».

Широкое применение в герметизирующих устройствах получили композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), сочетающие высокие показатели деформационно-прочностных,

триботехнических, физико-химических и теплофизических характеристик, которые выгодно отличают их от других видов полимерных композиционных материалов. ПТФЭ является уникальным материалом для полимерной основы антифрикционных композиционных материалов для деталей узлов трения, так как обладает лучшими среди известных полимеров физико-химическими и антифрикционными свойствами. Введение в такую полимерную матрицу различных наполнителей-модификаторов: волокнистых, дисперсных, металлических и других материалов, существенно повышает износостойкость и

позволяет управлять физико-механическими свойствами получаемых полимерных композиционных материалов.

В этой связи существенно возрастает роль материаловедческих разработок и исследований[2-4]. Важным является изучение влияния моно- и комплексных наполнителей, включающих два и более компонента с различными физико-механическими свойствами, размерами и геометрией частиц, в том числе наночастиц, на развитие процессов структурной модификации ПТФЭ [43 - 45, 48 - 51], обеспечивающих повышение износостойкости ПТФЭ-композитов.

В диссертационной работе реализован комплексный подход к решению названных проблем, заключающийся в разработке новых износостойких полимерных нанокомпозитов, в методических принципах выбора наиболее эффективных компонентов комплексного наполнителя модификатора и комплекса современных методов исследования структуры и свойств нанокомпозитов. Такой подход позволил разработать новый полимерный композиционный материал на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) - ПТФЭ -композит, обеспечивающий высокую износостойкость по сравнению с известными ПКМ в условиях граничного трения и динамической нагрузки в металлополимерных трибосистемах.

Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР аналитической целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы»(2012 - 2013 гг) и двух международных грантов РФФИ: № 14-08-90022-Бел_а (Российско - Белорусский проект, 2014 - 2015гг); № 16-58-00037-Бел_а (Российско - Белорусский проект, 2016-2017гг).

Степень разработанности темы исследования

В области разработки, исследования и промышленного применения полимерных композиционных материалов в узлах трения машин российскими и зарубежными специалистами проведено большое количество исследований.

В проведенных исследованиях показаны целесообразность и эффективность применения композитов на основе ПТФЭ (ПТФЭ-композитов) в динамически нагруженных металлополимерных трибосистемах, установлен ряд закономерностей процессов формирования модифицированных структур и свойств композитов при введении различных наполнителей и изменении способов модификации ПТФЭ (О.А. Адрианова, Н.А. Адаменко, А.В. Виноградов, Б.М. Гинзбург, А.В. Горяинова, Н.П. Истомин, О.В. Кропотин, Ю.К. Машков, А.А. Охлопкова, Ю.М. Плескачевский, А.П. Семенов, М.Д. Соколова, В.А. Струк, В.И. Суриков, S. Bahadur, M. Conte и др.)

В ряде работ рассмотрены проблемы повышения надежности трибосистем (Д.Н. Гаркунов, В.И. Колесников, А.П. Краснов, А.С. Проников, А.В Чичинадзе и другие авторы) различными методами.

Значительный объем экспериментальных данных, полученный в результате вышеназванных исследований, разнообразие наполнителей - модификаторов и способов модификации ПТФЭ и других полимеров не позволяют в настоящее время сформировать общий универсальный подход к созданию новых ПТФЭ-композитов с заданными свойствами, обеспечивающими наибольшую эффективность их применения в металлополимерных трибосистемах. Это является стимулом к продолжению исследований в области разработки новых перспективных ПТФЭ-композитов и совершенствования технологии их изготовления.

Научная новизна работы

1. Определен оптимальный состав комплексного наполнителя, включающего скрытокристаллический графит -8% масс., диоксид кремния -3% масс., обеспечивающий наилучшее сочетание физико-механических свойств ПКМ на основе ПТФЭ.

2. Установлено, что ограничение теплового расширения при спекании разработанного нанокомпозита обеспечивает повышение его износостойкости в 2,7 раза по сравнению со свободным спеканием.

3. Установлена закономерность изменения надмолекулярной структуры ПТФЭ при введении исследуемого комплексного наполнителя, заключающаяся в формировании сферолитоподобных элементов структуры размером порядка 50 мкм и увеличении рентгеновской степени кристалличности за счет увеличения количества областей когерентного рассеяния при уменьшении их размеров.

4. Установлены закономерности изменения фазового и элементного состава поверхностного слоя композита в процессе трения, заключающиеся в увеличении более чем в 3 раза концентрации кислорода при одновременном уменьшении на 20-30 % концентрации фтора, углерода и кремния.

Теоретическая значимость работы

1. Установленные закономерности модифицирующего воздействия наноразмерного диоксида кремния в качестве мономодификатора на структуру и физико-механические свойства композитов на основе политетрафторэтилена вносят существенный вклад в понимание взаимосвязей структуры и свойств указанных композитов с химической природой полидисперсных модификаторов.

2. Установленные в диссертационной работе закономерности изменений в надмолекулярной структуре ПТФЭ при введении исследуемого комплексного наполнителя дополняют известные сведения о модифицирующем воздействии наполнителей различной природы и дисперсности на структуру ПКМ.

Практическая значимость

1. Разработан новый полимерный нанокомпозит на основе ПТФЭ с содержанием скрытокристаллического графита марки ГЛС -3 (8,0 % масс.) и диоксида кремния марки БС-120 (3,0 % масс.), характеризующийся повышенной износостойкостью и сравнительно низким модулем упругости, что обеспечивает эффективность его применения в герметизирующих устройствах подвижных соединений.

2. Установленная зависимость скорости изнашивания разработанного нанокомпозита от условной удельной мощности позволяет прогнозировать его работоспособность и износостойкость при рассмотренных параметрах контактного взаимодействия элементов трибосопряжения.

3. Результаты работы используются в учебном процессе в Омском государственном техническом университете при проведении лекций, лабораторных работ и практических занятий по дисциплинам «Физическое материаловедение» и «Трибофизика».

4. Результаты исследований и разработок используются в «НПФ «НефтеГазКомплект» (г. Омск) при создании изделий нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для уплотнительных элементов герметизирующих устройств трубопроводной арматуры.

5. Рекомендации по составу комплексных модификаторов и их оптимальной концентрации в композитах на основе ПТФЭ используются в учебном процессе в Омском автобронетанковом инженерном институте при

подготовке специалистов в области многоцелевых гусеничных и колесных машин.

Положения, выносимые на защиту

1. Введение в ПТФЭ комплексного наполнителя, содержащего диоксид кремния и скрытокристаллический графит, обеспечивает значительное повышение износостойкости нанокомпозита, вследствие формирования мелкосферолитной надмолекулярной структуры матрицы и повышение относительной массовой доли ее кристаллических областей.

2. Спекание в условиях ограничения теплового расширения ПКМ, содержащего 8% масс. СКГ марки ГЛС-3 и 2-4 % масс. наноразмерных частиц диоксида кремния марки БС-120, обеспечивает по сравнению со свободным спеканием снижение скорости изнашивания ПТФЭ - композита с 3,3-10-4 до 1,2-10-4 г/ч

3. Скорость изнашивания разработанного нанокомпозита линейно возрастает от 0,7-10-4 до 4,9 10-4 г/ч при увеличении условной удельной

л

мощности в интервале 1,2-6,4 МВт/м .

4. В условиях фрикционного взаимодействия развиваются физико-химические процессы сопровождающиеся изменением структуры и элементного состава поверхностного слоя.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием общепринятого методологического подхода к решению научно-технических задач

в области материаловедения, применением стандартных экспериментальных и расчетных методов и программных средств, современного автоматизированного лабораторного оборудования, а также подтверждается взаимным согласованием результатов, полученных с использованием различных экспериментальных методов исследования структуры и свойств материалов.

Основные результаты исследований и разработок были представлены и обсуждались на конференциях: V Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2013); III региональной молодежной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы современной науки» (Омск, 2014); V международной научно-технической конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск, 2015); VI Всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2015);VI международной научно-технической конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск, 2016); Евразийском технологическом форуме "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 2017); Научно - практических конференциях «Транспортные средства специального назначения: Разработка производство и модернизация» (Омск 2017, Омск 2018).

Основные результаты исследований и разработок по теме диссертационной работы достаточно полно опубликованы в 15 статьях, в том числе в материалах конференций, из них 5 статей в изданиях рекомендованных ВАК для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций и 4 статьи в журналах, включенных в системы цитирования Web of Science, Scopus.

Личный вклад автора

Автор участвовал в обсуждении и постановке задач, решаемых в диссертационной работе, провел анализ известных методов повышения износостойкости и долговечности полимерных композиционных материалов. Автор диссертации принимал непосредственное участие в выборе модификаторов и предложил наиболее эффективные наномодификаторы, для экспериментальных исследований, изготавливал образцы ПКМ, проводил исследование их физико-механических и триботехнических свойств, участвовал в исследовании структуры и вязкоупругих свойств разрабатываемого нанокомпозита.

Автор выполнил обработку, анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований, участвовал в обсуждении и формулировке положений, выносимых на защиту, готовил к публикации тексты научных статей и докладов, выступал на научно - технических конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы из 115 наименований и 4 приложений, изложена на 145 страницах, включает 36 рисунков, 13 таблиц.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

1. Машков, Ю.К. Разработка и исследование полимерного нанокомпозита для металлополимерных узлов трения./ Ю.К.Машков, О.В.Кропотин, О.В.Чемисенко // Омский научный вестник. 2014. № 3 (133). С. 64-66.

2. Чемисенко, О.В. Исследование концентрационных и температурных зависимостей характеристик механических свойств нанокомпозитов на основе птфэ./ О.В.Чемисенко, Р.И.Косаренко, В.А.Макиенко// Омский научный вестник. 2015. № 3 (143). С. 206-208.

3. Формирование структуры и свойств антифрикционных композитов модификацией политетрафторэтилена полидисперсными наполнителями/ Ю.К.Машков, О.В. Кропотин, С.В. Шилько, В.А. Егорова, О.В. Чемисенко //Материаловедение. 2015. № 1. С. 22-25.

4. Износостойкие ПТФЭ-нанокомпозиты, содержащие двуокись кремния, для металлополимерных узлов трения./ Ю.К.Машков, О.В. Кропотин, О.В. Чемисенко, С.В. Шилько. //Трение и износ. 2015. Т. 36. № 6. С. 621-626.

5. Mashkov, Y.K. ^e formation of structure and properties of antifriction composites via modification of polytetrafluoroethylene with polydispersive fillers/Y.K.Mashkov, O.V.Kropotin, V.A.Egorova, O.V.Chemisenko, S.V.Shil'ko.// Inorganic Materials: Applied Research. 2015. Т. 6. № 4. С. 289-292.

6. Mashkov, Y.K. The wear-resistent ptfe-nanjcjmposities containing silica for metal-polymer tribojoints./Y.K.Mashkov, O.V.Kropotin, O.V.Chemisenko, S.V.Shil'ko.// journal of friction and wear. 2015. т. 36. № 6. с. 611.

Патенты:

1. Пат. 2567293 Российская федерация, МПК C08J 5/16, С08К 3/04, ^8L 27/18. Aнтифрикционный полимерный композиционный материал / Машков Ю. К., Кропотин О. В., Чемисенко О.В.; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет». - № 201354388/05 ; заявл. 26.05.2015 ; опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31. - 7 с.

Прочие публикации, свидетельства:

7. Mashkov, Y.K. Antifriction composites modification structure and properties formation of polytetrafluoroethylene with polydisperse fillers/

Mashkov Y.K., Kropotin O.V., Shilko S.V., Egorova V.A., Chemisenko O.V.// Materials. 2015. № 1. С. 22.

8. Механические свойства птфэ-нанокомпозитов для уплотнительных элементов динамических герметизирующих устройств транспортных систем/ Ю.К.Машков, О.В. Кропотин, С.В. Шилько, В.А. Егорова, О.В. Чемисенко// Динамика систем, механизмов и машин. - Омск 2016. Т. 3. № 1. С. 260-263.

9. Влияние полидисперсных модификаторов на структуру и износостойкость полимерных нанокомпозитов/ Ю.К.Машков, О.В. Кропотин, О.А. Кургузова, О.В. Чемисенко //Россия молодая: передовые технологии - в промышленность!. 2013. № 1. С. 89-92.

10. Влияние наноразмерных модификаторов на структуру и триботехнические свойства птфэ-композитов./ Ю.К.Машков, Р.И. Косаренко, О.В. Чемисенко, В.А. Макиенко //Россия молодая: передовые технологии - в промышленность!. 2015. № 2. С. 114-118.

11. Чемисенко, О.В. Исследование и оптимизация нового нанокомпозита на основе политетрафторэтилена./ О.В. Чемисенко, Малий Н.Ю.,МашковЮ.К.//В сборнике: Актуальные проблемы современной науки Материалы III региональной молодежной научно-практической конференции с международным участием. ОмГТУ 2014. С. 56-59.

12. Исследование структуры и поверхности трения антифрикционных ПТФЭ - композитов /Ю.К.Машков, В.А. Егорова, О.В.Чемисенко и др. // В книге: Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства Материалы 5-й международной научно-технической конференции. ОмГТУ 2015. С. 107-108.

13. Машков, Ю.К. Разработка и исследование износостойкого нанокомпозита на основе политетрафторэтилена/ Ю.К. Машков, О.В.Чемисенко //В сборнике: Актуальные проблемы современной науки Материалы IV Региональной научно-практической конференции. ОмГТУ. 2015. С. 57-59.

14. Разработка и исследование полимерных нанокомпозитов для технологического оборудования нефтехимического и нефтегазового производства/ Ю.К.Машков, В.А. Егорова, О.В. Чемисенко, ОВ. Малий//В книге: Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства Материалы 6-й международной научно-технической конференции. ОмГТУ 2016. С. 130 -131.

15. Машков, Ю.К. Разработка и исследование антифрикционных нанокомпозитов для герметизации устройств в ходовой части военной транспортной техники/ Ю.К. Машков, О.В. Чемисенко // Транспортные средства специального назначения: разработка, производство и модернизация [Текст]: материалы научно-практической конференции. - Омск ОАБИИ, 2017. - 419с.

ГЛАВА 1

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗВЕСТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

1.1 Анализ эксплуатационных свойств и области применения полимерных композиционных материалов

Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения относятся к числу наиболее перспективных материалов для металлополимерных трибосистем. Применение антифрикционных самосмазывающихся ПКМ в узлах трения машин (подшипники скольжения, сепараторы подшипников качения, герметизирующие устройства, зубчатые зацепления и др.) позволяет значительно повысить надежность и долговечность технических систем при одновременном снижении энергозатрат на их изготовление, а также улучшить экологическую обстановку при их использовании [5-6].

Эти обстоятельства обуславливают актуальность задачи создания новых полимерных нанокомпозитов с более высокими физико-механическими и триботехническими свойствами. Названная задача, как правило, решается различными методами структурной модификации полимерной матрицы. Положительный эффект при наполнении полимеров обусловлен изменением характера межмолекулярных связей в полимере, формированием оптимальной модифицированной структуры композиционного материала. Кроме того участие наполнителей в процессе трения в качестве ингибиторов изнашивания способствует повышению работоспособности пленки фрикционного переноса [1 1, 13,14].

Основным преимуществом ПКМ в сравнении с традиционными конструкционными материалами трибосистем является уникальное сочетание

комплекса их физико-механических свойств. Как правило, композиционные материалы не являются лучшими по отдельно взятому свойству, но по сочетанию определенных свойств они превосходят другие конструкционные материалы.

Поэтому область применения ПКМ с наполнителями различной природы активно расширяется. Необходимо отметить, что органические наполнители имеют ряд преимуществ перед минеральными, имеют меньшую плотность по сравнению с аналогичными ПКМ с минеральными наполнителями.

Анализ результатов многих работ показывает, что композиционные материалы на основе политетрафторэтилена имеют особое значение в решении задачи повышения надежности и долговечности несмазываемых узлов трения в связи с их уникальными антифрикционными и физико-химическими свойствами. Представителями таких композиционных материалов являются материалы марок: Криолон-3, Криолон-5, Ф4К20, Ф4К15М5[5,10,54] и др.

Композиции на основе ПТФЭ используются главным образом в качестве антифрикционных материалов для изготовления деталей подшипников, поршневых колец, используемых в компрессорах и уплотнений для экстремальных условий эксплуатации и других изделий машиностроения, химической промышленности и других отраслей.

Наиболее широкое применение получили композиции с молотым коксом, а также композиции с порошкообразной бронзой, повышающие теплопроводность и механические свойства ПКМ. Введение в полимерную матрицу до 15-25% наполнителя повышает твердость композиций в 2 раза по сравнению с чистым ПТФЭ, но при большем содержании наполнителя твердость и прочность композиций понижаются.

Так материал Ф4К20, содержащий 20% молотого кокса, по сравнению с чистым ПТФЭ имеет в 600 раз большую износостойкость и наиболее универсален по применению. Он рекомендуется для изготовления уплотнительных элементов подвижных соединений (поршневые кольца, манжеты) и других изделий триботехнического назначения. Поршневые кольца компрессоров, изготовленные из Ф4К20, позволяют перевести компрессоры на работу без смазки цилиндров,

что устраняет загрязнение промышленных газов маслом. Этот материал пригоден для работы в условиях высокого вакуума в среде углеводородных газов, сухого воздуха и жидких углеводородов. В тоже время применение Ф4К20 для изготовления уплотнительных манжет ГУ ограничено вследствие относительно низкой его эластичности.

Композиционные материалы Криолон-3 и Криолон-5 наряду с дисперсными наполнителями (МоS2 и бронза) содержат волокнистый наполнитель в виде измельченных углеродных волокон, что обеспечивает одновременное повышение механических свойств и теплопроводности, а также снижение интенсивности изнашивания, особенно в области низких температур. Общим для материалов этого типа является снижение коэффициента трения и повышение износостойкости при повышенной температуре. Криолон сохраняет работоспособность при температурах от -200 до +200°С [54].

Использование в подшипниках скольжения самосмазывающихся полимерных материалов позволяет отказаться от принудительной смазки, снизить до минимума вероятность появления отказов подшипников. Кроме рассмотренных материалов, используют и другие высокоэффективные композиционные материалы на основе ПТФЭ, содержащие от 5 до 20% углеродного волокна, до 15% порошка бронзы, а также другие дисперсные наполнители: никель, кобальт, дисульфид молибдена, графит и др.[5-6].

В последнее время появились разработки композиционных материалов на основе ПТФЭ с нанодисперсными наполнителями, одним из таких наполнителей являются углеродные нанотрубки с различной слойностью.

Анализ свойств и области применения вышеперечисленных антифрикционных полимерных композиционных материалов показывает, что их востребованность в промышленности и необходимость разработки новых ПКМ триботехнического назначения с целью дальнейшего повышения надежности и долговечности металлополимерных трибосистем постоянно возрастает, особенно для работы в экстремальных условиях эксплуатации в широком интервале положительных и отрицательных температур.

1.2 Влияние наполнителей - модификаторов на структуру и свойства композитов на основе политетрафторэтилена

Работоспособность многих металлополимерных пар трения существенным образом зависит от свойств используемых материалов, которые определяют условия теплоотвода, распределение нагрузки, а также демпфируют и снижают колебания конструктивных элементов ходовой части многих машин. В отличие от металлов полимерные композиционные материалы обладают лучшими диссипативными свойствами, снижая энергонапряженность технических систем, что немаловажно для металлополимерных узлов трения, работающих в широком диапазоне отрицательных и повышенных температур при значительных динамических нагрузках, характерных для узлов трения ходовой части многоцелевых гусеничных и колесных машин и другой военной техники [2,35].

Получение таких материалов возможно методом структурной модификации полимеров, одним из которых является политетрафторэтилен (ПТФЭ). Политетрафторэтилен отличается самым низким и стабильным коэффициентом трения (0,04) при сухом трении по стали, который уменьшается с повышением давления и температуры и практически не зависит от продолжительности трения.

Благодаря большому Ван - дер - Ваальсовому радиусу атомов фтора и закручиванию углеродной цепи макромолекула ПТФЭ образует почти идеальный цилиндр с плотной внешней оболочкой из атомов фтора. Именно таким строением макромолекул объясняется уникальная химическая стойкость и многие другие физико - механические свойства ПТФЭ. Жесткая стержнеобразная конфигурация макромолекул обусловливает очень низкий коэффициент трения, хладотекучесть, высокую пластичность ПТФЭ при низких температурах. Однако твердость и износостойкость чистого ПТФЭ невелика, что приводит к значительному деформированию поверхностных слоев при контактном взаимодействии и к интенсивному изнашиванию при трении[44].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чемисенко Олег Владимирович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Авдейчик, О.В. Интеллектуальное обеспечение инновационной деятельности промышленных предприятий [Текст]: технико-экономический и методологический аспекты /О.В. Авдейчик [и др.]; под науч. ред. В.А. Струка, Л.Н. Нехорошевой. - Минск: Право и экономика, 2007. - 524 с.

2. Аппинг, Г.А. Повышение надежности герметизирующих устройств гидравлических амортизаторов многоцелевых гусеничных и колесных машин (МГКМ) [Текст]: дис. канд. тех. наук /Г.А.Аппинг. - Омск, 2001.- 130 с.

3. Аврущенко, Б. Х. Резиновые уплотнители[Текст]: учеб. пособие для вузов /Б.Х. Аврущенко. - Л., 1978. -134 с.

4.Барновский, В.М. Современные методы исследования полимерных материалов[Текст]: экспериментальные методы исследования структуры, теплофизических свойств и газовыделения полимерных материалов: учеб. пособие /В.М Барновский., Е.Н.Задорина, В.М. Крутилин; под ред. Е.Н. Задориной. - М.: МАИ, 1993. - 64 с.

5.Бабаевский, П.Г. Промышленные полимерные композиционные материалы[Текст]/ П.Г. Бабаевский. - М.: Химия,1980.-472 с.

6. Богун, В.С. Подшипники скольжения из антифрикционных углепластиков для центробежных насосов энергетических установок[Текст] /В.С. Богун, В.Е Бахарева, А.В. Анисимов// Вопросы материаловедения - 2010 - №1(61) - С. 60-66.

7. Богданов, К.Ю. Нанотехнологии вокруг нас[Текст] / К.Ю.Богданов - М.: Просвещение, 2009. - 96 с.

8.Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля[Текст] / Д. Брандон, У. Каплан. - М.: Техносфера, 2004. - 384 с.

9.Брык, М.Г. Полимеризация на твердой поверхности неорганических веществ[Текст] / М.Г. Брык. - Киев: Наукова думка, 1981. - 288 с.

10.Браутман, Л. Современные композиционные материалы[Текст] /Л. Браутмана; под ред. Р. Крока; пер. с англ. - М.: Мир, 1970. - 672 с.

11. Бабич, Р. Наполнители для полимеров[Текст] / Р. Бабич // Полимеры -деньги. - 2006. - № 3. - С. 30-33.

12.Бартенев, Г.М. Трение и износ полимеров[Текст]/ Г.М. Бартенев, В.В. Лаврентьев - Л.: Химия,1972. - 240 с.

13.Веттегрень, В.И. Влияние формы частиц наполнителя на прочность полимерного композита[Текст] / В.И. Веттегрень, А.Я. Башкарев, М.А. Суслов // Журнал технической физики. - 2007. - Т. 77. - № 6. - С. 135-138.

14.Гольдаде, В.А. Ингибиторы изнашивания металлополимерных систем[Текст] / В.А. Гольдаде, В.А. Струк, С.С. Песецкий. - М.: Химия, 1993. -240 с.

15.Гартман, Т.Н. Статистическая обработка результатов активного эксперимента[Текст] / Т.Н Гартман.- М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006 -52 с.

16.Гершман, И.С. Реализация диссипативной самоорганизации поверхностей трения в трибосистемах[Текст]/ И.С. Гершман, Н.А. Буше // Трение и износ. - 1995. - Т.16. -№1. - С. 61-70.

17. Горбацевич, Г.Н. Структура и технология углеродных герметизирующих материалов для статических и подвижных уплотнений[Текст]: дис. канд. техн. наук / Г.Н. Горбацевич. - Гродно, 2002. - 138 с.

18. Горбунова, И.Ю. Модификация кристаллизующихся полимеров[Текст] / И.Ю. Горбунова, М.Л. Кербер // Пластические массы. - 2000. - № 9. - С. 7-11.

19.Гладенко, А.А. Структурная модификация материалов металлополимерных систем[Текст]/ А.А. Гладенко [и др.] // Трение и износ -1998. -Т. 19.- № 4. - С. 523-528.

20.Душуев, С.В. Влияние механоактивации на структурное состояние[Текст]/С.В. Душуев, В.Б. Иванова // Строительные материалы - 2007. -№ 11 (635). - С. 29-31.

21. Динамо-механический анализ [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.spectrosystems.ru/methods/dma.shtml.

Динамо-механический анализ [Электронный ресурс].- Режим доступа: Thermomechanical Analyzer.

Динамо-механический анализ [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://us.mt.com/us/en/home/products/Laboratory Analytics Browse/TA F amily_Browse/TMA.html

22.Егорова, В.А. Повышение эффективности структурной модификации политетрафторэтилена скрытокристаллическим графитом путем ограничения теплового расширения при спекании[Текст]: дис. канд. техн. наук/ В.А.Егорова. -Омск, 2008. - 156 с.

23. Евдокимов, Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа[Текст]/ Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.И. Тетерин.-М.: Наука, 1980. - 228 с.

24.Иголинская, Н. М. Рентгеноструктурный анализ полимеров[Текст]/ Н. М. Иголинская, О. В. Костенко.- Кемерово: КузГТУ, 2008.- С.29.

25 Исаков, П.П. Теория и конструкция танка[Текст]/ П.П. Исаков. - М.: Машиностроение, 1986. - 839 с.

26.Калистратова, Л.Ф. Высокотемпературные рентгенографические исследования композиционных материалов на основе политетрафторэтилена[Текст] /Л.Ф.Калистратова, Ю.К. Машков, Э.М. Ярош. -М.: ВИНИТИ, 1988.- 15с.

27. Каприноса, Д.М. Композитные материалы[Текст]: справочник / под. ред. Д.М.Каприноса. - Киев: Наук. Думка, 1985.-592 с.

28.Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии[Текст]/ В.В. Кафаров.- М.: Химия, 1968. - 380 с.

29.Карпачева, Г.П. Фуллеренсодержащие полимеры[Текст] / Г.П. Карпачева // Высокомолекулярные соединения.- 2000. - Т. 42. - № 11. - С. 1974-1999.

30. Казаченко, В.П. Технологические особенности формирования, структура и триботехнические свойства композиционных покрытий на основе фторполимеров и наночастиц[Текст] / В.П. Казаченко [и др.] // Полимерные композиты-98. - Гомель, 1998. - С. 164.

31.Кербер, М.Л. Полимерные композиционные материалы[Текст]: структура, свойства, технология: учеб. пособие / М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин и др. // под ред А.А. Берлина. - СПб.: Профессия. - 2008. - 560 с.

32. Коршак, В.В. Технология пластических масс[Текст]/ В.В Коршак. - М.: Химия, 1976.-608 с.

33.Кропотин, О.В. Влияние углеродных модификаторов на структуру и износостойкость полимерных нанокомпозитов на основе политетрафторэтилена[Текст] / О.В. Кропотин, Ю.К. Машков, В.А. Егорова, О.А. Кургузова //Журнал технической физики. -2014. -Т 84. -№. 5.- С. 66-70.

34.Кропотин, О.В. Исследование структуры и фазового состава ультрадисперсного скрытокристаллического графита[Текст] / О. В. Кропотин, Ю. К. Машков, В. А. Егорова, М. В. Тренихин, Н. Н. Войтенко // Омский научный вестник. - 2006. - № 9. - С. 19 - 23.

35. Кургузова, О. А., Разработка износостойкого нанокомпозита на основе политетрафторэтилена с целью повышения работоспособности и долговечности металлополимерных герметизирующих устройств[Текст]: /дисс. канд. техн. наук. О. А. Кургузова.- Омск, 2014. - 107 с.

36.Леонтьев, А.П. Повышение надежности и ресурса пневматической рессоры подвески боевых десантных машин[Текст]: дисс. канд. техн. наук / А.П. Леонтьев. - Омск: 2000, - 162 с.

37. Логинов, Б.А. Удивительный мир фторполимеров[Текст]/ Б.А. Логинов. - М., 2008. - 128 с

38. Ломаева, С.Ф. Температурная стабильность Fe3C в системах полученных механоактивацией железа в жидких органических средах[Текст]: / С.Ф Ломаева [и д.р.] // Структура химии. -2004. -Т. 45. - С. 163-171.

39.Липатов, Ю.С. Рентгенографические методы изучения полимерных систем[Текст]/ Ю.С. Липатов [и др.] - Киев: Наук. Думка, 1982. - 296 с.

40.Липатов, Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров [Текст]/ Ю.С. Липатов - М.: Химия, 1991. - 260 с.

41.Мамаев, О.А. Разработка и исследование полимерных композиционных материалов для уплотнительных элементов герметизирующих устройств транспортных машин[Текст]/ О.А. Мамаев [и д.р.] //Омский научный вестник.-2007.-№2. - С. 88-93.

42.Марков, А.В. Принципы выбора полимерных материалов для изготовления изделий[Текст] / А.В. Марков, С.В. Власов // Полимерные материалы. Изделия. Оборудование. Технологии. - 2004. - № 6-8. - С. 17-19.

43.Марихин, В.А. Надмолекулярная структура полимеров[Текст] / В.А. Марихин, Л.П. Мясникова : учебник. - Л.: Химия, 1977. - 240 с.

44.Машков, Ю.К. Создание полимерного антифрикционного нанокомпозита на основе политетрафторэтилена с повышенной износостойкостью[Текст]: / Ю.К. Машков, О.В. Кропотин, О.А. Кургузова // Омский научный весник.-2013.-№2 (120) -С. 86-88.

45.Машков, Ю. К. Структурная модификация политетрафторэтилена скрытокристаллическим графитом при синтезе композиционных материалов[Текст] / Ю. К. Машков [и д.р.] //Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2008.- № 1. - С. 6-12.

46. Машков, Ю. К. Формирование структуры и свойств антифрикционных композитов модификацией политетрафторэтилена полидисперсными наполнителями[Текст] / Ю. К. Машков [и д.р.] //Материаловедение. -2015. -№1.-С. 22 - 25.

47.Машков, Ю. К. Новые износостойкие полимерные композиты материалов с углеродными наномодификаторами[Текст] / Ю. К. Машков [и д.р.] // Новые материалы и технологии в машиностроении : сб. науч. трудов по итогам XIV Междунар. науч.-техн. интернет-конф., Брянск, 11 окт. 2011 г. - Вып. 14. -Брянск: БГИТА, 2011. - С. 67-70.

48. Машков, Ю.К. Влияние полидисперсных модификаиоров на структуру и износостойкость полимерных нанокомпозитов[Текст] / Ю.К. Машков, Кропотин О.В., Кургузова О.А., Чемисенко О.В.// Россия молодая: передовые технологии -в промышленность! -Омск: ОмГТУ - 2013.- №1. - 089-092.

49.Машков, Ю.К. Разработка и оптимизация новых материалов и технологий для металлополимерных узлов трения микрокриогенной техники с использованием структурного анализа и термодинамических критериев[Текст]: дис. докт. техн. наук. - Омск, 1990.- 387 с.

50. Машков, Ю.К. Синтез углеводородных модификаторов и их влияние на триботехнические свойства полимерных нанокомпозитов[Текст] / Ю.К. Машков, М.Ю. Байбарацкая, А.А. Байбарацкий // Омский научный вестник.- 2012.- № 2. - С 82-86.

51. Машков, Ю.К. Повышение эксплуатационных свойств композитов на основе ПТФЭ оптимизацией состава и технологии. Часть II: Влияние технологических режимов на механические и триботехнические свойства композитов[Текст] / Ю. К. Машков [и д.р.] // Трение и износ.- 2002. -Т. 23. -№ 5.

- С. 537-542.

52. Машков, Ю.К. Исследование и оптимизация нового нанокомпозита на основе политетрафторэтилена[Текст]./ Ю.К. Машков, О.В. Чемисенко, Н.Ю. Малий // Актуальные проблемы современной науки: материалы III региональной молодежной научно-практической конференции с международным участием. -Омск: ОмГТУ - 2014. - С. 56-59.

53.Машков, Ю.К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта[Текст]/Ю.К.Машков. - Омск: ОмГТУ, 1997. - 192 с.

54.Машков, Ю.К. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация[Текст] / Ю.К. Машков [и д.р.]

- М.: Машиностроение, 2005. - 240 с.

55.Машков, Ю. К. Полимерные композиционные материалы в триботехнике[Текст] / Ю.К. Машков [ и д.р.] -М.: Недра, 2004.-262 с.

56. Машков, Ю.К. Трение и модифицирование материалов трибосистем [Текст]/ Ю.К. Машков [и др.]. - М.: Наука, 2000. -280 с.

57.Машков, Ю.К. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена[Текст] / Ю.К. Машков, Л.Ф. Калистратова, З.Н. Овчар. -Омск: ОмГТУ, 1998. - 144 с.

58. Машков, Ю.К. Трибофизика и структурная модификация материалов трибосистем[Текст]: монография/ Ю.К. Машков, О.В. Кропотин. - Омск: ОмГТУ, 2009.- 324 с.

59.Машков, Ю.К. Модификация структуры и свойств полимерных материалов узлов трения[Текст] / Ю.К. Машков, О.А.Мамаев, Н.А.Липина// Трение и износ. -2002. -Т. 23.-№ 5. -С. 537-542.

60. Машков, Ю. К. Повышение эксплуатационных свойств композитов на основе ПТФЭ. Часть I: Влияние состава и вида наполнителей на структуру и свойства композитов[Текст] / Ю. К. Машков, Л. Ф Калистратова, А. Н Леонтьев // Трение и износ. - 2002. - т. 23. - №2. - С. 181-187.

61. Машков, Ю. К. Влияние температуры на структуру и триботехнические свойства наполненного политетрафторэтилена[Текст] / Ю.К. Машков// Трение и износ.-1997.- т.17.-№1-С.108-113.

62.Машков, Ю.К. Исследование температурных зависимостей физико-механических свойств композитных материалов на основе политетрафторэтилена[Текст] / Ю.К. Машков, В.С. Зябликов, В.М. Казанцев // Механика композитных материалов.-1991.-№1.-С.20

63.Машков, Ю. К. Трибофизика металлов и полимеров[Текст] : монография/Ю.К.Машков. - Омск: ОмГТУ, 2013. - 240 с.

64. Машков, Ю.К. Структурно-энергетическая самоорганизация в процессах синтеза и трения композитов на основе политетрафторэтилена[Текст] / Ю.К. Машков, О.А. Мамаев, В.И. Суриков // Трение и износ. - 2002. - Т.23.-№6. - С. 661 - 665.

65.Машков, Ю.К. Повышение износостойкости и долговечности уплотнений ходовой части гусеничных и колесных машин[Текст]/ Ю.К. Машков, А.Н. Леонтьев, О.А. Мамаев, Г.А. Аппинг //Омский научный вестник. -2001. -№ 14. -С. 99-101.

66.Машков, Ю.К. Повышение надежности герметизирующих устройств специальных транспортных машин[Текст] /Ю.К. Машков, А.Н. Леонтьев, О.А. Мамаев. //Омский научный вестник. -2000. -№ 13. -С. 48-50.

67. Машков, Ю.К. Износостойкие птфэ-нанокомпозиты, содержащие двуокись кремния, для металлополимерных узлов трения[Текст]/ Ю.К.Машков [и др.]//Трение и износ. -2015. -Т. 36. -№ 6. -С. 621-626.

68.Михайлин, Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы[Текст]/ Ю.А. Михайлин. - СПб.: Профессия, 2006.-624с.

69. Михайлин, Ю.А. Фторопласты[Текст]/ Ю.А. Михайлин // Полимерные материалы. Изделия. Оборудование. Технологии. - 2004. - № 2(57). - С.24-27.

70.Миркин, Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов[Текст]/ Л.И. Миркин. - М.: Физматгиз, 1961.- 863 с.

71. Мэттьюз, Ф. Композитные материалы: механика и технология[Текст] /Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс. - М.: Техносфера, 2004. - 408 с.

72. Мур, Д. Трение и смазка эластомеров[Текст]/ Д. Мур.- М.: Химия, 1977. - 264с.

73. Охлопкова, А.А. Полиолефиновые композиты триботехнического назначения для узлов трения автомобилей[Текст]/ А.А.Охлопкова [и др] //Химии в интересах устойчивого развития.- 2005.-Т.13.- С.797-803.

74. Охлопкова, А.А. Свойства политетрафторэтилена, модифицированного ультрадисперсными алмазами[Текст]/ А.А. Охлопкова//Материалы. Технологии. Инструменты.- 1999.- Т.4.- №3.- С. 60-63.

75.Охлопкова, А.А. Триботехнические материалы на основе политетрафторэтилена, модифицированные жидкой смазкой[Текст] /А.А. Охлопкова [и д.р.]// Трение и износ.- 2008. - Т. 29. -№ 2. -С.177-180.

76. Охлопкова, А. А. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями[Текст] / А. А. Охлопкова, О. А. Адрианова, С. Н. Попов. - Якутск: ЯФ СО РАН, 2003. - 224 с.

77.Охлопкова, А.А. Пластики, наполненные ультрадисперсными неорганическими соединениями[Текст] /А.А.Охлопкова [и др.] .- Гомель: ИММС НАН Беларуси, 1999. -162 с.

78. Охлопкова, А.А. Фторполимерные композиты триботехнического назначения[Текст] /А.А.Охлопкова [и др.] // Трение и износ.- 2007. -Т.28. -№6.- С. 627-633.

79.Охлопкова, А.А. Разработка полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и базальтового волокна[Текст]/ А.А.Охлопкова, С.В. Васильев, О.В. Гоголева. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. №6. С.404-410. URL: http: //ogbus.ru/ authors/ Okhlopkova/ Okhlopkova_2.pdf

80. Охлопкова, А.А. Физико-химические принципы создания триботехнических материалов на основе полимеров и ультрадисперсных керамик [Текст]: дис. д-ра техн. наук / А.А. Охлопкова. - Якутск, 2000. - 269 с.

81. Патент /Нанокомпозиционный конструкциионный материал на основе политетрафторэтилена./ № RU 2467033.

82. Патент /Способ получения полимерного композита антифрикционного назначения на основе политетрафторэтилена./ № RU 2495886.

83. Патент/ polytetrafluoroethylene coating agent, method of preparation and use / United States Patent Application № 20100233371.

84.Полещенко, К.Н. Основы нанонауки и перспективы нанотехнологий [Текст]: учеб. пособие. - Омск: ОмГТУ, 2011. - 80 с.

85.Привалко, В.П. Плавление и кристаллизация наполненных полимеров[Текст] // Физикохимия многокомпонентных полимерных систем: В 2 т. Т. 1: Наполненные полимеры. - Киев: Наук. думка, 1986.- С. 106-129.

86. Прусс, Б.Н. К вопросу об опорах скольжения на основе композиционных антифрикционных материалов[Текст]/ Б.Н. Прусс, А.Г. Башмаков, М.В. Швыряев// Новые материалы и технологии в машиностроении / под общ. ред. Е.А.Памфилова. Сб. науч. трудов по итогам науч.-техн. конф. Вып. 15. — Брянск: БГИТА, 2012. -С. 118-126.

87. Пугачев, А.К. Переработка фторопластов в изделия[Текст]: Технология оборудование/ А.К. Пугачев, О.А.Росляков.- Л.: Химия, 1987. - 168 с.

88. Перепечко, И.И. Введение в физику полимеров[Текст] / И.И. Перепечко. -М.: Химия, 1978. - 312с.

89.Перепечко, И.И. Акустические методы исследования полимеров[Текст] / И.И. Перепечко.-М.: Химия, 1973. - 295с.

90.Раздъяконова, Г.И. Получение и свойства дисперсного углерода[Текст]/ Г.И. Раздъяконова.- Омск: ОмГТУ , 2014. - С. 154-156.

91.Римуза, З. Архивы гражданского строительства и машиностроения[Текст]: трибология антифрикционных полимеров / З. Римуза, Издание VII 2007 № 4 WNT, Warszawa.

92.Ревина, И.В. Вязкоупругие свойства модифицированного политетрафторэтилена[Текст]/ И.В. Ревина. — Улан-Удэ: ВСГУТУ. - 2014, №3.-С.22-27.

93.Скаскевич, А.А. Механизм модифицирующего действия ультрадисперсных кластеров синтетического углерода[Текст] / А.А. Скаскевич, В.А. Струк, О.В. Холодилов // Материалы, технологии, инструменты. - 2000. -Т. 5. - № 2. - С. 47-51.

94. Сиренко, Г.А. Антифрикционные карбопластики[Текст] / Г.А. Сиренко. - К.: Техника, 1985. - 195 с.

95. Соболь, И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями[Текст]/ И.М.Соболь, Р.Б. Статников. - М.: Наука, 1981.-110 с.

96.Соломко, В.П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры[Текст]/ В.П.Соломко - Киев: Наук. думка, 1980. - 264 с.

97. Суриков, В.И. Повышение эксплуатационных свойств композитов на основе политетрафторэтилена путем структурной многоуровневой модификации [Текст]: дис. д-ра тех. наук/ В.И.Суриков. 05.02.01. - Омск, 2001. -363 с.

98. Со1еmап J.N., Small but strong: A review of the mechanical properties

of carbon nanotube-polymer composites / J.N. Coleman [a.o.] // Carbon. -2006. - V. 44. - № 9. - P. 1624-1652.

99. Трушин, В.Н. Рентгеновский фазовый анализ поликристаллических материалов[Текст]/ В.Н.Трушин, П.В. Андреев, М.А.Фаддеев.- Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 89 с.

100. Тимошенко, В.В. Дисперсные наполнители для термопластов[Текст]: (обзор) / В.В. Тимошенко, В.М. Шаповалов, М.Г. Таврогинская // Материалы, технологии, инструменты. - 2007. - Т. 12. - № 3. - С. 16-26.

101.Триботехнические свойства антифрикционных самосмазывающихся пластмасс[Текст]: обзор. информ. / Госстандарт; ВНИЦ ГСССД; Центр данных ГСССД по триботехническим свойствам материалов и др. ; под. ред. Г. В. Сагалаева, Н. Л. Шембель - М.: Изд-во стандартов, 1982.- 64с.

102. ТУ 38 41558-97- Технический углерод марки N-220. 103.Чигвинцев, Н.В. Вязкоупругие и теплофизические свойства

политетрафторэтилена с наполнителями[Текст] / Н.В. Чигвинцев, Вал. И. Суриков, Вад. И. Суриков и др. // Проблемы машиностроения и металлообработки. - Омск: ОмПИ. - 1992. - С. 31-33.

104. Цеснек, Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей[Текст]/ Л.С. Цеснек - М.: Машиностроение, 1979. - 264 с.

104. Ферри, Дж. Вязкоупругие свойства полимеров[Текст]/ Дж. Ферри.- Из-во иностранной литературы, 1963. - 535 с.

106. Фторопласты[Текст]: каталог. - Черкассы: НИИТЭХПМ, 1983. - 209 с.

107. Фторполимеры[Текст] / под ред. Л.А. Уолла. - М.: Мир, 1975. - 448 с.

108. Wang C., Polymers containing fullerene or carbon nanotube structures / C. Wang [a.o.] // Prog. Polym. Sci. - 2004. - V. 29. - P. 1079-1141.

109. Stan F. Study of stress relaxation in polyteyrafluoroethylene composites by cylindrical macroindentation / F.Stan, C.Fetecau // Composites. - 2013/ - № 47. - Part B. - P. 298-307.

110. Чемисенко, О.В. Исследование концентрационных и температурных зависимостей характеристик механических свойств нанокомпозитов на основе птфэ[Текст]/ О.В.Чемисенко, Р.И.Косаренко, В.А.Макиенко// Омский научный вестник. -2015. -№ 3 (143). -С. 206-208.

111. Хазов, Б.Ф. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования[Текст]/ Б.Ф. Хазов, Б.А. Дидусев. -М.: Машиностроение, 1986. -224с.

112. Mashkov Y.K., The formation of structure and properties of antifriction composites via modification of polytetrafluoroethylene with polydispersive fillers/Y.K.Mashkov, O.V.Kropotin, V.A.Egorova, O.V.Chemisenko, S.V.Shil'ko.// Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 4. С. 289-292.

113.Машков, Ю.К. Трибофизика конструкционных материалов[Текст]/ Ю.К. Машков, О.В. Малий. - Омск: ОмГТУ, 2017.-180С.

114.Общие сведения строения вещества[Текст]: свойства важнейших веществ. Лабораторная техника: справочник химика. Т1.- М.: Госхимиздат, 1962.450 с.

115. Пат. 2567293 Российская федерация, МПК C08J 5/16, С08К 3/04, C08L 27/18. Антифрикционный полимерный композиционный материал / Машков Ю. К., Кропотин О. В., Чемисенко О.В.; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет». - № 201354388/05 ; заявл. 26.05.2015 ; опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31. - 7 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Zw/ck / Roell

/r

25.04.16

Характеристики механических свойств композиционного материала при температуре 90*С

Заказчик № заказа

Стандарт испытания Материал Оператор Примечание

Преднагрузка Скорость испытания

ОмГТУ 1

ГОСТ 11262-80

ПКМ состава: ПТФЭ - 89%масс; СКГ- 8%масс ; БС-120 -3%масс. ЧемисенкоО.В

Синтез методом холодного прессования и свободного спекания. 0,1 N

50 mm/min

Результаты испытания:

Температура в вкт Е. Ом Ов Бв h b Ao

камере. ОС

N9 МРа МРа МРа МРа % mm mm mm*2

1 90 0,167 87,2 8,99 8,79 139,0 2.4 4 9,60

2 90 0,108 79.3 10.0 9,78 140,4 2.3 4 9,20

3 90 0,217 90.0 8.47 7,92 120,7 2.4 4 9,60

4 90 0,123 74,9 8,81 8.38 140,4 2.4 4 9,60

График серии:

80 --

60

z

со

о >

20

_ ——- ! ______■

Л

/

.........'i1

20

40 60 80

Деформация в %

100

120

140

Статистика:

Серия (Tin, E, CTM OB Ев h b Ao

n = 4 MPa MPa MPa MPa % mm mm mmA2

X 0.154 82,8 9,07 8.72 135.1 2.375 4 9,50

s 0,0488 6,98 0,657 0,790 9.7 0.05 0,000 0,20

V 31.77 8,43 7.25 9,06 7,15 2.11 0,00 2,11

Характеристики механических свойств композиционного материала при температуре минус 80*С

Заказчик № заказа

ОмГТУ 1

Стандарт испытания : ГОСТ 11262-80

Материал Оператор Примечание

ПТФЭ - 89%масс; СКГ- 8%масс ; БС-120 -3%масс. Чемисенко О.В

Синтез методом холодного прессования и свободного спекания.

Преднагрузка : 0,1 N

Скорость испытания : 50 mm/min

Результаты испытания:

№ образца Температуре ДатаУвремя Е, Стм «в Се h b Ao

N9 МРа МРа МРа МРа % mm mm mmA2

1 1 -80 26.11.2015 15:09:44 1,38 1870 20,9 20.8 2,2 2.4 4 9.60

3 3 -80 26.11.2015 15:18:00 -0,720 681 27,9 27,0 5,8 2,4 4 9,60

4 4 -80 26.11.2015 15:23:51 -1,18 697 39,1 39,1 7,8 2,4 4 9,60

5 5 -80 26.11 2015 15:37:06 1,35 794 28,7 28,7 7,5 2.4 4 9,60

График серии:

--1-1- -»-1-1-1-.-1-!- -1-1-1-

Деформация в %

Zw/ck # Roell

/r

25.04.16

Характеристики механических свойств композиционного материала при температуре минус 60*С

Заказчик № заказа

Стандарт испытания Материал Оператор Примечание

Преднагрузка Скорость испытания

ОмГТУ 1

ГОСТ 11262-80

ПТФЭ - 89%масс: СКГ- 8%масс ; БС- 120 -3%масс ЧемисенкоО В.

Синтез методом холодного прессования и свободного спекания. 0.1 N

50 mm/min

Результаты испытания:

Температура в <?км Б Ом Ов 6в h b Ao

камере, ОС

N« МРа МРа МРа МРа % mm mm mmA2

8 -60 0,708 463 22.5 22.5 5,8 24 4 9,60

9 -60 0.687 388 12.1 12.1 3.5 2.4 4 9.60

10 -60 0,120 489 28,9 27,6 8.8 2,4 4 9,60

11 -60 -0.0399 69,4 19,7 19 1 7,4 2.4 4 9,60

График серии:

250 200 150 100 50

, —" - .......■.......i........i....... ........f"

Деформация в %

Статистика:

Серия Olow Б Ом oe ее h b Ao

n = 4 MPa MPa MPa MPa % mm mm mmA2

X 0,369 352 20,8 20.3 6.4 2.4 4 9.60

s 0.385 194 6.99 6.50 2.3 o.ooo 0,000 0.00

V - 54,90 33.61 32.01 35.90 o.oo 0.00 0.00

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Влияние концентрации наномодификатора БС -120 на характеристики триботехничееких свойств нанокомиозитов.

Состав образца. % № образца образца до испытания. тьг масса образца после испытания, т2,г Дт=(т1-тг);г ш среднее, г Момент трения. Нм Скорость изнашивания. I-10"4гг/ч Путь трения, м

ПТФЭ 1 0,6257 0,4533 0,1724 0,1724 0,7 1 149,56 (Ч г- 3

2 0,6488 0,4744 0,1744 0,7

3 0,6636 0,4931 0,1705 0,7

СКГ 8?оост. ПТФЭ 1 0:б245 0,624 0,0005 0,0005 0,93 3,33

2 0,6288 0,6283 0,0005 0,93

3 0:6034 0,6029 0,0005 0,93

СКГ Ш 1%БС-120 ост. ПТФЭ 1 0,6683 0,6678 0,0005 0,0005 1=1 3,33

2 0,6430 0,6425 0,0005 1,1

3 0,6147 0,6142 0,0005 1,1

СКГ 2%БС-120 ост. ПТФЭ 1 0,6187 0,6185 0,0002 0,0002 1,35 1,33

2 0,6037 0,6035 0,0002 1.35

3 0,6095 0,6093 0,0002 1,35

Схема трения - «палец-диск» Контактное давление - 2.66 Мпа Скорость скольжения -1.2 м/с

Влиявве концентрации ваномодификатора БС -120 ва характеристики триботехнических свойств

ванокомпозитов.

Состав образца. % № образца масса образца до испытания. т1:г масса образца после испытания. ш2;г Дт=(гп1- т2): г Дт среднее, г Момент трения. Нм Скорость изнашивания. .Г-10~4.г/ч Путь трения.м

СКГ 8%+3%БС-120ост. 1ТГФЭ 1 0:6208 0=6206 0:0002 1=5

2 0:6002 0=6 0:0002 0:0002 1=5 1 = 11

3 0:6352 0=635 0:0001 1=5

СКГ 8%+ 4%БС-120ост. ГТТФЭ 1 0:584б 0=5845 0:0001 1=74 О! ач

2 0:5783 0=5782 0:0001 0:0001 1=74 0:67 Г-"

3 0:5724 0=5723 0:0001 1=74

СКГ 8%+ 5%БС-120ост. ГТТФЭ 1 0=5873 0=587 0=0003 2=1

2 0=596 0=5957 0:0003 0:0003 2=1 2:00

3 0:6010 0,6007 0:0003 2=1

Схема трения - «палец-диск» Контактное давление - 2,66 Мпа Скорость скольжения - 1,2 м/с

Шилове скорости скольжения на характеристики триботехнических свойств ПКЛ1.

масса образца до испытания, Ш!:Г масса

Состав образца, % № образца образца после испытания, Ш2,Г Дш=(ш1-ш2),г Ат среднее, г Скорость скольжения, м/с Момент трения, Нм Скорость изнашивания, Н0"4:г/ч Путь трения, м

ГТГФЭ+ СКГ-8%+БС-120-3% 1 0:6750 0,6748 0,0002 0,8 1=0

2 0,6885 0,6884 0,0001 0,00013 0,8 1=0 0,87

3 0,6848 0,6847 0,0001 0,8 1=0

ГТГФЭ+ СКГ-8%+БС-120-3% 1 0,6748 0,6743 0,0005 1=6 2

2 0,6882 0,6878 0,0004 0,00043 1=6 2 2,87 Г")

3 0,6846 0,6842 0,0004 1=6 2 с?1 [-■' [- \Г

СКГ-8%+БС-120-3%ост. ГТГФЭ 1 0,6741 0,6736 0,0005 2,0 2=5

2 0,6842 0,6836 0,0006 0,00057 2,0 2=5 3,80 с

3 0,6877 0,6871 0,0006 2=0 2=5

СКГ-8%гЬБС-120-3%осг. ГТГФЭ 1 0,6834 0,6826 0,0008 2,4 3=5

2 0,6730 0,6723 0,0007 0,00073 2=4 3=5 4,87

3 0,6861 0,6854 0,0007 2=4 3=5

ш 00

Схема трения " палец - диск11 Контактное давление 2М МПа

Влияние контактного давления на характеристики триботехнических свойств ПКМ«

Состав образца, % № образца. масса, образцадо испытания, Ш!:Г масса образца после испытания, ш2:г Дш=(ш1' ш2):г Дт среднее, г Контакт ное давлены е. МПа Момент трения. Нм Температура поверхности трения. ОС коэффи цнент трения Скорость изнашиван ия. Л 10"4:г/ч Путь трения, м

СКГ-8^+БС-1:10-3% ост. 1 0:6579 0=6578 0:0001 0:0001 1=0 0=5 33 0=0900 0:66 (М г* о

2 0:6614 0=6613 0:0001 1=0 0=5 33

3 0:6662 0=6661 0:0001 1=0 0=5 33

СКГ-8%+БС-120-3%ост. 1 0:6661 0 Ш 0:0001 0:0001 1=5 0:85 37:2 ОД 049 0:66

2 0:6578 0=6577 0:0001 1=5 0:85 37:2

3 0:6613 (16612 0:0001 1=5 0:85 37:2

СКГ-8%+БС-120-3%ост. 1 0,6621 0=6620 0:0001 0:00017 2=66 1=5 38:3 ОД 068 1=13

2 0:6588 0=6586 0:0002 2:66 1=5 38:3

3 0:6671 (16669 0:0002 2:66 1=5 38:3

СКГ-8%+БС-120-3%ост. 1 0:б619 (16616 0:0003 0:00030 3=0 2 47:4 ОД 262 2:00

2 0:6582 (16579 0:0003 3=0 2 47:4

3 0:6665 (16662 0:0003 3=0 2 47:4

СКГ-8<№+БС-120-3%ост. 1 0Ш2 (16858 0:0004 0:00037 3=5 2=5 50:2 ОД 348 2:46

2 ошв (16833 0:0003 3=5 2=5 50:2

3 0:6734 0:673 0:0004 3=5 2.5 50:2

Схема трения "палец - диск" Скорость скольжения 1.2 м/с

ПРИЛОЖЕНИЕ В ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ

Е' /МПа [ап угла потерь

Вязкоупругие характеристики ПКМ

\ап угла потерь

00 оо

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

УТВЕРЖДАЮ ктор по учебной работе Л_А.В. Мышлявцев

2018г.

АКТ

О практическом использовании в учебном процессе материалов диссертации Чемисенко Олега Владимировича «Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена, модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом» представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.09 -

Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Чемисенко О.В., выполненной в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ), используются в учебном процессе при проведении лекционных и практических занятий по дисциплинам «Нанотехнологии и наноматериапы» и «Трибофизика».

Материаловедение (машиностроение)

Заведующий кафедрой физики

А.И. Блесман

автобронеп

УТВЕРЖДАЮ

начальника Омского инженерного института работе ювин

2018 г.

Акт

использования в учебном процессе результатов диссертационной работы Чемисенко Олега Владимировича на тему «Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом», предоставляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.09 — Материаловедение (машиностроение)

Настоящий акт составлен о том, что результаты диссертационной работы О.В. Чемисенко, выполненной в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ), используются в учебном процессе на кафедре технологии производства при проведении занятий по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» при изучении тем: «Неметаллические материалы», «Изготовление деталей из композиционных материалов», при подготовке специалистов по направлению «Транспортные средства специального назначения».

Результаты исследования, изложенные в диссертационной работе О.В. Чемисенко, используются при разработке методических рекомендаций по учебной дисциплине, учебных пособий, а также в военно-научной работе курсантов и дипломном проектировании.

Заведующий кафедрой

технологии производства, к.т.н., профессор

М.Ю. Байбарацкая

ВЕРЖДАЮ директор сипенко

Акт

О практическом использовании в производственно-конструкторской деятельности материалов диссертации Чемисенко Олега Владимировича «Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена, модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом» представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.09 - Материаловедение

(машиностроение)

Результаты исследований и разработок диссертационной работы Чемисенко О.В. (Омский государственный технический университет) «Структура и свойства нанокомпозита на основе политетрафторэтилена, модифицированного диоксидом кремния и скрытокристаллическим графитом» используются в «НПФ «НефтеГазКомплект» при создании изделий для нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве герметизирующих уплотнений трубопроводной арматуры. Рекомендации по составу комплексных модификаторов и их оптимальной концентрации в композитах на основе фторопласт -4 востребованы при разработке и производстве полимерных композиционных материалов для герметизирующих устройств с целью повып^ения их надежности и ресурса.

Зам генерального директора V /1———В.Д. Гусарев

ID CE

Стр 1