Структурные особенности формирования полимерных нанокомпозиционных материалов при твердофазном синтезе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Максимкин, Алексей Валентинович

• Максимкин, Алексей Валентинович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Максимкин, Алексей Валентинович

Содержание

Введение

Глава 1 . Композиционные материалы. Обзор литературы

1.1 Полимерный материал СВМПЭ: свойства и методы переработки

1.2 Методы введения наполнителей в СВМПЭ

1.3 Основы создания высокопрочных нанокомпозитов. Типы взаимодействий междунаполнителем и полимерной матрицей

1.4 Механизмы упрочнения полимеров в результате их армирования

1.5 Нанокомпозиционные материалы армированные углеродными нанотрубками

1.5.1 Углеродные нанотрубки

1.5.2 Влияние УНТ на механические свойства нанокомпозитов на основе полиэтиленовой матрицы

1.5.3 Влияние УНТ на трибологические свойства нанокомпозитов

1.8 СВМПЭ в эндопротезировании суставов

1.9 Пути модифицирования СВМПЭ для использования в

эндопротезировании суставов

1.10. Постановка задач исследований

Глава 2 . Материалы и методы исследований

2.1 Используемые материалы

2.2 Исследование влияния деформационной обработки на структуру и механические свойства СВМПЭ

2.3 Методы введения наполнителей в СВМПЭ

2.4 Исследование эффекта памяти формы в СВМПЭ

2.5 Методы формования нанокомпозиционных материалов

2.6 Приготовление биосовместимых материалов

2.7 Методика проведения структурных исследований исходных материалов и

полученных композиционных материалов

2.7 Методика проведения механических и трибологических испытаний

Глава 3 . Результаты исследований влияния деформационной обработки на свойства и структуру СВМПЭ. Эффект памяти формы

3.1 Влияние деформационной обработки на структуру и механические свойства СВМПЭ

3.2 Эффект памяти формы в СВМПЭ

Глава 4 . Результаты исследований полученных композиционных материалов

4.1 Изотропные нанокомпозиционные материалы СВМПЭ/МУНТ

4.2 Нанокомпозиционные материалы СВМПЭ/МУНТ с ориентированной структурой

4.3 Биосовместимые композиционные материалы СВМПЭ/ГАП

4.3.1 Заключение о проведении биологических исследований разработанных биосовместимых композиционных материалов СВМПЭ/ГАП

4.4 Обобщение результатов по полученным композиционным материалам

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные особенности формирования полимерных нанокомпозиционных материалов при твердофазном синтезе»

ВВЕДЕНИЕ

В промышленности некоторые полимерные материалы получили большое распространение в качестве антифрикционных износостойких материалов, способных работать в условиях сухого терния и в агрессивных средах. Антифрикционные полимеры выступают в качестве заменителей таких традиционных материалов как бронза, латунь, сталь, антифрикционный чугун и др. Сочетание антифрикционных свойств с высокой биосовместимостью позволяет использовать полимерные материалы при создании имплантатов опорно-двигательного аппарата. Но полимерные материалы в первоначальном их виде обладают рядом недостатков, к которым относится низкая прочность и твёрдость, невысокая температура эксплуатации, что существенно ограничивает их применение. Для улучшения этих свойств исследователи предпринимают попытки армирования полимеров различными наполнителями и созданием на их основе композиционных материалов. Особым классом среди композиционных материалов являются нанокомпозиты, в которых за счёт использования наноразмерных частиц достигается более однородное распределение армирующего элемента в матрице и прочные межфазные взаимодействия между полимером и наполнителем. Наночастицы способны влиять на механизм кристаллизации полимеров, выступая в качестве нуклеирующего агента, на поверхности которого происходит зарождение кристаллической фазы. В зависимости от размеров, формы и нуклеационной плотности наночастиц возможно формирование различных надмолекулярных структур у полимеров.

Среди антифрикционных полимеров особое место занимает сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). СВМПЭ по своим трибологическим свойствам является конкурентом фторопласта, и значительно превосходит его по износостойкости, и согласно стандарту ИСО 5834-5:2005 является единственно разрешённым полимером для изготовления нагруженных элементов имплантатов в эндопротезировании. СВМПЭ, с изотропной

структурой, имеет самые низкие прочностные характеристики среди термопластов, что накладывает существенные ограничения на его применение. Но энергия связи полиэтилена С-С является самой большой среди гомоцепных полимеров, что свидетельствует о скрытом потенциале этого полимера. Ярким тому доказательством являются волокна из СВМПЭ, прочность которых достигает ~ 4 ГПа, что превосходит прочность параарамидных волокон (кевлар).

Для модифицирования свойств СВМПЭ в качестве перспективного наполнителя выступают углеродные нанотрубки (УНТ). УНТ обладают великолепными механическими свойствами, высокой теплопроводностью и электропроводностью, и попытки многих исследователей сводятся к переводу этих свойств в макрообъекты. Наполнение полимеров УНТ имеет большие перспективы, так как геометрические размеры нанотрубок сравнимы с размерами молекул полимеров. Близость геометрических размеров даёт возможность непосредственного встраивания УНТ в молекулы полимера, что открывает широкие возможности по формированию прочных межфазных взаимодействий между ними, и увеличение свойств полимеров может происходить при очень низких концентрация УНТ, от 0,1 масс. % 2 масс. %, что позволяет создавать относительно дешёвые нанокомпозиционные материалы.

УНТ обладают очень высокой предрасположенностью к агломерированию, что требует использования технологий направленных на их предварительное диспергирование (распутывание) перед введением в полимер. Введение УНТ в СВМПЭ дополнительно осложняется высокой вязкостью расплава полимера. СВМПЭ, вследствие обладания высокой молекулярной массой (1-10 • 106 г/моль), в расплавленном виде имеет резиноподобное состояние. Это обстоятельство накладывает серьёзные ограничения на использование методов введения наполнителей и усложняет процесс их диспергирования (традиционные методы введения дисперсных наполнителей в СВМПЭ здесь не работают). На сегодняшний день вопросы, связанные с методами введения УНТ и обеспечения их совместной работы с полимерной

матрицей во многом остаются ещё не решёнными в полной мере, что отражается на относительно небольшом достигнутом увеличении механических свойств при армировании полимеров УНТ.

В имплантологии СВМПЭ получил широкое распространение в качестве полимерного вкладыша в узле сферического шарнирного сочленения ацетабулярного компонента, эндопротезов коленных и тазобедренных суставов. При эксплуатировании эндопротезов износ полимерного вкладыша и сопутствующий ему перипротезный остеолиз являются основными причинами, приводящими к преждевременному выходу из строя имплантата. Повторная замена эндопротеза требует хирургического вмешательства, что всегда сопряжено с определёнными рисками. Поэтому снижение возникновения воспалительных реакций (перипротезного остеолиза), и как следствие увеличение срока службы эндопротеза является актуальной проблемой на сегодняшний день.

Основные пути решения проблем износа полимерного вкладыша и протекания перипротезного остеолиза заключаются:

- в улучшение износостойкости полимерного вкладыша и как следствие снижения концентрации частиц износа;

- в увеличении биосовместимости и биоактивности частиц износа, для уменьшения неблагоприятных биологических реакций со стороны организма;

Для снижения вероятности протекания воспалительных реакций предлагается подход, основанный на наполнении СВМПЭ биоактивной керамикой — гидроксиапатитом (ГАП). ГАП обладает способностью активно связываться со здоровой костной тканью, стимулируя рост клеток и восстановление костной ткани. Выступает в качестве легкодоступного источника кальция и фосфора. Увеличение концентрации ГАП в СВМПЭ будет способствовать снижению вероятности протекания воспалительных процессов, а использование ГАП ультрадисперсного размера позволяет влиять на надмолекулярную структуру СВМПЭ, дополнительно модифицируя механические и трибологические свойства.

Целью диссертационной работы являлась получение нанокомпозиционных материалов обладающих механическими, трибологическими и биосовместимыми свойствами, приемлемыми для использования в машиностроении и эндопротезировании суставов методом твердофазного введения нанодисперсных наполнителей в полимерную матрицу (СВМПЭ).

Для выполнения поставленной цели в диссертационной работе решались вопросы связанные с разработкой методов введения нанодисперсных наполнителей в матрицу СВМПЭ, и формированием межфазных взаимодействий между ними. В качестве основного метода смешения СВМПЭ с наполнителями использовалось твердофазное смешение в мельницах планетарного типа. Метод твердофазного смешения является простым с технологической точки зрения и исключает использование растворителей, высоких температур и позволяет избегать предварительной ультразвуковой обработки или химического модифицирования вводимых наполнителей. Предварительно было изучено влияние обработки в высокоэнергетической планетарной мельнице на структуру и механические свойства СВМПЭ. По полученным результатам были подобраны оптимальные режимы смешения полимера с наполнителем. Попутно был обнаружен эффект памяти формы в СВМПЭ, исследованию которого было уделено значительное внимание в диссертационной работе.

Для достижения более качественного распределения МУНТ в СВМПЭ и улучшения адгезионных взаимодействий между матрицей и полимером, в нанокомпозиционных материалах СВМПЭ/МУНТ, была предложена методика, заключающаяся в ориентационной вытяжке прекурсоров нанокомпозитов, и последующим термопрессованием их в конечное изделие.

Использование ориентационной вытяжки прекурсоров нанокомпозитов позволило добиться улучшения всего комплекса механических и трибологических свойств, за счёт ориентирования полимерной матрицы, улучшения качества диспергирования наполнителя в полимерной матрице и

улучшения межфазных взаимодействий, за счёт кристаллизации СВМПЭ на поверхности МУНТ.

Введение ультрадисперсного ГАП в СВМПЭ методом твердофазного смешения с последующим термопрессованием композиционных порошков привело к увеличению степени кристалличности у СВМПЭ, что отразилось на увеличении предела текучести, модуля упругости и улучшении трибологических свойств. В СВМПЭ была достигнута предельная концентрации ГАП 50 масс. % без ухудшения функциональных свойств материала.

Диссертационная работа имеет большое практическое значение. Разработанные ориентированные нанокомпозиционные материалы СВМПЭ/МУНТ обладают высокими механическими свойствами, прочность на разрыв нанокомпозита СВМПЭ/2%МУНТ превосходит прочность исходной матрицы в 6 раз, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Из ориентированных нанокомпозитов были изготовлены натурные подшипники скольжения и проведены модельные испытания.

Для проведения клинических испытаний в эндопротезировании тазобедренных и коленных суставов были получены биосовместимые композиционные материалы на основе СВМПЭ/ГАП. Достигнутая высокая концентрация ГАП в композите, равная 50 масс. %, значительно снизит риск протекания воспалительных процессов (перипротезный остеолиз). Достигнутое увеличение пределов текучести, снижение коэффициента трения и увеличение износостойкости позволит увеличить срок службы эндопротеза.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Максимкин, Алексей Валентинович

ВЫВОДЫ

1. Деформационная обработка порошка СВМПЭ в планетарной мельнице приводит к изменению морфологии, и приобретению ориентированной молекулярной структуры. Эти процессы сопровождаются аморфизацией, и дроблением кристаллической структуры. При плавлении деформационно обработанных порошков, деформационная предыстория структуры стирается, полимер кристаллизуется в структуру характерную для исходного СВМПЭ.

2. СВМПЭ обладает свойством памяти формы, причиной возникновения которого является сверхвысокая молекулярная масса полимера, обеспечивающая большое количество физических зацеплений в полимерных молекулах. Эти зацепления играют роль физических сшивок, затормаживая проскальзывание молекул при температуре выше температуры плавления СВМПЭ.

3. Использование метода твердофазного смешения приводит к равномерному распределению наполнителя по поверхности частиц полимерного порошка. Ориентационная вытяжка композита СВМПЭ/МУНТ позволяет перераспределять наполнитель в объёме полимерной матрицы. Сохранение ориентированной структуры нанокомпозитов СВМПЭ/МУНТ с оптимальными физико-механическими свойствами достигается при термопрессованиипрекурсоров ниже температуры окончания плавления кристаллической фазы полиэтилена.

4. Оптимальная температура термопрессования прекурсоров в ориентированные нанокомпозиты СВМПЭ/МУНТ лежит в диапазоне Тшначала и Ттпика плавления кристаллической фазы полиэтилена.

5. Увеличение предела прочности в ориентированных нанокомпозитах СВМПЭ/МУНТ достигается за счёт ориентирования полимерной матрицы и улучшения адгезионных взаимодействий между МУНТ и СВМПЭ, в результате кристаллизации полимера на поверхности наполнителя. Приобретение СВМПЭ ориентированной структуры приводит к уменьшению коэффициента трения.

6. Армирование СВМПЭ ультрадисперсным ГАП приводит к увеличению степени кристалличности полимера, наполнитель способствует гетерогенному зарождению кристаллов полимера. Рост степени кристалличности сопровождается увеличением предела текучести и модуля упругости композитов, тогда как увеличение жёсткости композита уменьшает деформационную составляющую трения, понижая коэффициент трения и износ.

7. Достигнута высокая концентрация ГАП в матрице СВМПЭ при получении композитов для подвижных эндопротезов. При 50 масс. % ГАП минимизируется количество вредных продуктов износа при оптимальном соотношении физико-механических свойств.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Максимкин, Алексей Валентинович, 2013 год

Список литературы

1. Bahadur S. The development of transfer layers and their role in polymer tribology // Wear. - 2000. - V. 245. -P. 92-99.

2. GUR® ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW), www.ticona.com.

3. Wellisz T. Clinikal experience with the medpor porous polyethylene implant // Aesthetic Plastic Surgery. - 1993. - V.17. -P.339-344.

4. Jagur-Grodzinski J. Polymers for tissue engineering, medical devices, an regenerative medicine. Concise general review of recent studies // Polymers for Advanced Technologies. - 2006. - V.17. -P.395-418.

5. UHMWPE biomaterials Handbook / Kurtz S. M. Second edition, Copyright © 2009, Elsevier Inc.

6. Affatato S, Bersaglia G, Rocchi M, Taddei P, Fagnano C, Toni A. Wear behavior of cross-linked polyethylene assessed in vitro under severe conditions // Biomaterials. -2005. - V.26. -P.3259-3267.

7. Xiong L., Xiong D., Jin J. Study on tribological properties of irradiated crosslinking UHMWPE nano-composite // Journal of Bionic Engineering. - 2009. -V6. -P.7-13.

8. Holley K. G., Furman B. D., Babalola О. M., Lipman J. D., Padgett D. E., Wright Т. M. Impingement of acetabular cups in a hip simulator. Comparison of highly cross-linked and conventional polyethylene // The Journal of Arthroplasty. - 2005. -V.20. -N.7. -P.77-86.

9. Охлопкова A.A., Петрова П.Н, Гоголева О.В. Разработка полимерных триботехнических материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и нанодисперсных соединений // Наука и образование. - 2006. - № 1(41). - С.78-82.

10. Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования / В.А. Григориан, И. Ф. Кобылкин, В.М. Маринин, Е.Н. Чистяков. Под ред. В.А. Григоряна. -М.: Изд. РадиоСофт, 2008. - 406 е.: ил. 123

11. Андреева И.Н., Веселовская Е.В., Наливайко Е.И., Печенкин А.Д., Бухгалтер В.И., Поляков А.В. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. Л.: Химия, 1982.

12. Gao P., Mackley M.R. The structure and rheology of molten ultra-high-molecular-mass polyethylene // Polymer. - 1994. - V. 35. - P. 5210-5216.

13. Barham P. J., Keller A. Review high-strength polyethylene fibers from solution and gel spinning // Journal of Materials Science. - 1985. - V.20. - P.2281-2302.

14. Ruan S., Gao P., Yu Т. X. Ultra-strong gel-spun UHMWPE fibers reinforced using multiwalled carbon nanotubes. // Polymer. - 2006. - V.47 - P. 1604-11.

15. Mahfiiz H., Khan M. R., Leventouri Т., Liarokapis E. Investigation of MWCNT reinforcement on the strain hardening behavior of ultrahigh molecular weight polyethylene // Journal of Nanotechnology. - 2011, article id 637395, 9 pages.

16. Тугов И. И., Костыркина Г. И., Химия и физика полимеров: Учебное пособие для вузов.- М.: Химия, 1989. - 432 с.

17. Функциональные наполнители для пластмасс. / Под ред. М. Ксантоса. Пер. с англ. под ред. Кулезнева В. Н. - СПБ.: Научные основы и технологии, 2010. -462 с.

18. Ruan SL, Gao Р, Yang XG, Yu TX. Toughening high performance ultrahigh molecular weight polyethylene with MWCNTs. Polymer 2003;44:5643-54.

19. Wang Y, Cheng R, Liang L, Wang Y. Study on the preparation and characterization of ultra high molecular weight polyethylene-carbon nanotubes composite fiber. Compos Sci Technol 2005;65:793-7.

20. Bin Y, Kitanaka M, Zhu D, Matsuo M. Development of highly oriented polyethylene filled with aligned carbon nanotubes by gelation/crystallization from solutions. Macromolecules 2003;36:6213-9.

21. Leea D., Kima H., Yoona K, Mina К. E., Seoa К. H., Noh S. K. Polyethylene/MMT nanocomposites prepared by in situ polymerization using supported catalyst systems // Science and Technology of Advanced Materials. -2005. - V.6 -P.457-462

22. Halbach Т. S., Mulhaupt R. Boehmite-based polyethylene nanocomposites prepared by in-situ polymerization // Polymer. - 2008. - V.49 - P.867-876.

23. Junges F., Beauvalet M. S., Leal В. C., Casagrande A. C. A., Mota F. F., Casagrande O. L. UHMWPE-Layered Silicate Nanocomposites by in situ Polymerization with Tris(pyrazolyl)borate Titanium/Clay Catalyst // Journal of Brazilian Chemical Society. - 2009. - V.20 - N.3. - P.472-477.

24. Bergman J. S., Hua C., Giannelis E. P., Thomas M. G., Coates G. W. Synthesis and characterization of polyolefin-silicate nanocomposites: a catalyst intercalation and in situ polymerization approach // Chemical Communication. - 1999, - V.21. - P.2179-2180.

25. Spitalsky Z., Tasis D., Papagelis K., Galiotis C. Carbon nanotube-polymer composites: chemistry, processing, mechanical and electrical properties // Progress in polymer Science. -2010. -V.35. -P.357-401.

26. Gorrasi J, Sarno M, Di Bartolomeo A, Sannino D, Ciambelli P, Vittoria V. Incorporation of carbon nanotubes into polyethylene by high energy ball milling: morphology and physical properties // Journal of Polymer Science B. - 2007. - V.45 — P.597-606.

27. Gorrasi G, Di Lieto R, Patimo G, De Pasquale S, Sorrentino A. Structure-property relationships on uniaxially oriented carbon nanotube/polyethylene composites //Polymer. - 2011. - V.52 - P.l 124-1132.

28. Wunderlich B. Crystal nucleation, growth, annealing // New York: Academic Press; 1976.

29. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: В 2-х частях. Пер. с англ. - М.. Мир, 1983. - 480 с, ил. - Ч. 2.

30. Minus М. L., Chae Н. G., Kumar S. Polyethylene crystallization nucleated by carbon nanotubes under shear // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2012. - V.4. -P.326-330.

31. Hernandez J. J., Garcia-Gutierrez M. C., Nogales A., Rueda D. R., Ezquerra T. A. Shear effect on crystallizing single wall carbon nanotube/poly(butylene terephthalate) nanocomposites. // Macromolecules. - 2009. - V.42, - P.4374^1376.

32. Бадамшина Э.Р., Гафурова М.П., Эстрин Я.И. Модифицирование углеродных нанотрубок и синтез полимерных композитов с их участием // Успехи химии. - 2010. - Т. 79. - № 11. - С. 1027-1064.

33. Полимерные нанокомпозиты Под ред. Ю-Винг Май, Жонг-Жен Ю // Москва: Техносфера, 2011. - 688 с.

34. Физикохимия полимеров / Кочнев A.M., Заикин А.Е., Галибеев С.С., Архиреев В.П. Казань: Издательство «Фэн», 2003. - 512 с.

35. Чердынцев В.В., Калошкин С.Д., Сударчиков В.А., Дорофеев А.А., Данилов В.Д., Мочкина И.В., Юрьева Н.В.Свойства механоактивированного композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, наполненного бронзовой пудрой // Материаловедение. 2008. - № 11. - С. 20-24

36. Успенская М. В., Сироткин Н.В., Омельчук Ю.В. Алюмосиликатные микросферы в качестве наполнителей супервлагоабсорбентов, http://www.goldcomposite.net/pages/alum_niicro.html

37. Mucha М., Marszalek J., Fidrych A. Crystallization of isotactic polypropylene containing carbon black as a filler // Polymer. - 2000. - V. 41. - P. 4137-4142.

38. Minkova L., Filippi S. Characterization of HDPE-g-MA/clay nanocomposites prepared by different preparation procedures: effect of the filler dimension on crystallization, microhardness and flammability // Polymer Testing. - 2011. - V. 30. -P.l-7.

39. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы): Учеб. издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.- 536 с.

40. Жирикова 3., Козлов Г., Алоев В., "Нанокомпозит-полимер/углеродные нанотрубки: прогнозирование степени усиления" // Наноиндустрия. — 2012. — №3(33). — С.38-41.

41. Рамбиди Н.Г. Структура полимеров - от молекул до наноансамблей: Учебное пособие / Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009. - 264 с.

42. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. - 1991. - V. 354. -P. 56-58.

43. Раков Э. Г. Нанотрубки и фуллерены: Учебное пособие. - М.: Университетская книга, Логос, 2006, - 376 с.

44. Yang В. X., Pramoda К. P., Xu G. Q., Goh S. H. Mechanical reinforcement of polyethylene using polyethylene-grafted multiwalled carbon nanotubes. // Advanced functional materials - 2007. - V. 17. - P. 2062-2069.

45. Wu G. Tang Y., Weng R. Dispersion of nano-carbon filled polyimide composites using self-degradated low molecular poly(amic acid) as impurity-free dispersant // Polymer Degradation and Stability. - 2010. - V. 95. - P. 1449-1455.

46. Gorrasi G., Sanro M., Bartolomeo A., Sannino D., Ciambelli P., Vittoria V. Incorparation of carbon nanotubes into polyethylene by high energy ball milling: morphology and physical properties // Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. - 2007. - V. 45. - P. 597-606.

47. Xia H., Wang Q., Li К., Ни G. H. Preparation of polypropylene/carbon nanotube composites powder with a solid-state mechanochemical pulverization process // Journal of Applied Polymer Science/ - 2004. - V. 93. - P. 378-386.

48. Ghose S., Watson K. A., Sun K. J., Criss J. M., Siochi E. J. Connel J. W. High temperature resin/carbon nanotubes composite fabrication // Composite Science and Technology. - 2006. - V. 66. - P. 1995-2002.

49. Zou Y., Feng Y., Wang L., Liu X. Processing and properties of MWNT/HDPE composites // Carbon. - 2004. - V. 42. - P. 271-277.

50. Vega J. F., Martinez-Salazar J., Trujillo M., Arnal M. L., Muller A. J. Rheology, processing, tensile properties, and crystallization of polyethylene/carbon nanotube nanocomposites // Macromolecules. - 2009. - V. 42. - P. 4719-4727.

51. Tang W., Santare M. H., Advani S. G. Melt processing and mechanical property characterization of multi-walled nanotube/high density polyethylene (MWNT/HDPE) composite films // Carbon. - 2003. - V. 41. - P. 2779-2785.

52. Sui G., Zhong W. H., Ren X., Wang X. Q., Yang X. P. Structure, mechanical properties and friction behavior of UHMWPE/HDPE/carbon nanofibers // Materials Chemistry and Physics. - 2009. - V. 115. - P. 404-412.

53. Wang Y., Cheng R., Liang L., Wang Y. Study on the preparation and characterization of ultra-high molecular weight polyethylene-carbon of nanotubes composite fiber // Composites Science and Technology. - 2005. - V. 65. - P. 793-797

54. Darsono N., Yonathan P., Yoon D. H., Kim J., Kim Y. Dispersion and field emission properties of multi-walled carbon by high-energy milling. - 2008. - V. 110.— P. 363-369.

55. Krause B., Villmow T., Boldt R., Mende M., Petzold G., Potschke P. Influence of dry grinding in a ball mill on the length of multiwalled carbon nanotubes and their dispersion and percolation behavior in melt mixed polycarbonate composites // Composites Science and Technology. -2011.-V. 71.-P. 1145-1153.

56. Kanagaraj S., Varanda F. R., Zhiltsova T. V., Olivera M. S. A., Simoes J. A. O., Mechanical properties of high density polyethylene/carbon nanotube composites // Composites science and Technology. - 2007. - V. 67. - P. 3071-3077.

57. Pollanen M., Pirinen S., Suvanto M., Pakkanen T. T. Influence of carbon-polymeric compatibilizer masterbatches on morphological, thermal, and tribological properties of polyethylene // Composites Science and Technology. - 2011. - V. 71. - P. 1353-1360.

58. Bin Y., Kitanaka M., Zhu D., Matsuo M. Development of higly oriented polyethylene filled with aligned carbon nanotubes by gelation/crystallization from solution // Macromolecules. - 2003. - V. 36. - P. 6213-6219.

59. Ciselli P., Zhang R., Wang Z., Reynolds C. T. Oriented UHMW-PE/CNT composite tapes by a solution casting-drawing process using mixed-solvents // Macromolecular Nanotechnology. - 2009. - V. 45. - P. 2741-2748.

60. Bhattacharyya A. R., Sreekumar T. V., Liu T., Kumar S., Ericson L. M., Hauge R. H., Smalley R. E. Crystallization and orientation studies in polypropylene/single wall carbon nanotube composite // Polymer. - 2003. - V. 44. - P. 2373-2377.

61. Cynthia A. M., Ramanan K. Non-isothermal crystallization of in situ polymerized poly(3-caprolactone) functionalized-SWNT nanocomposites // Polymer. - 2005. - V. 46.-P. 8796-8804.

62. Li L., Li В., Hood M. A., Li C. Y. Carbon nanotube induced polymer crystallization: the formation of nanohydrid shish-kebab // Polymer. - 2009. - V. 50. -P. 953-965.

63. Джейл Ф.К. Полимерные монокристаллы: перевод с английского, под редакцией Френкеля С.Я. - Издательство «Химия» ленинградское отделение, 1967.- 552 с.

64. Ning N., Fu S., Zhang W., Chen F., Wang K., Deng H., Zhang Q., Fu Q. Realizing the enhancement of interfacial interaction in semicrystalline polymer/filler composite via interfacial crystallization // Progress in Polymer Science. - 2012. - V. 37. -P. 1425-1455.

65. Wang K., Chen F., Zhang Q., Fu Q. Shish-kebab of polyolefin by "melt manipulation" strategy in injection-molding: a convenience pathway from funding to application // Polymer. - 2008. - V. 49. - P. 4745-4755.

66. Hernandez J.J., Garcia-Gutierrez M.C., Nogales A., Rueda D.R., Ezquerra T.A. Shear effect on crystallizing Single wall carbon nanotube/poly(butylene terephthalate) nanocomposites // Macromolecules. - 2009. - V. 42. - P. 4374-4376.

67. Meng H., Sui G. X., Xie G. Y., Yang R. Friction and wear behavior of carbon nanotubes reinforced polyamide 6 composites under dry sliding and water lubricated condition // Composites Science and Technologi. - 2009. - V. 69. - P. 606-611.

68. Shi Y., Feng X., Wang H., Lu X. The effect of surface modification on the friction and wear behavior of carbon nanofiber-filled PTFE composites // Wear. - 2008. -V.-P. 934-939.

69. Zhang L. C., Zarudi I., Xiao K. Q. Novel behavior of friction and wear of epoxy composites reinforced by carbon nonatubes // Waer. - 2006. - V. 261. - P. 806-811.

70. Gandhi R. A., Palanikumar K., Ragunath В. K., Davim J. P. Role of carbon nanotubes (CNTs) in improve wear properties of polypropylene (PP) in dry sliding condition // Materials and Design. - 2012. - V. 48 - P. 52-57.

71. Johnson В. В., Santare M. H., Novothy J. E., Advani S. G. Wear behavior of carbon nanotube/high density polyethylene composites // Mechanics of materials. -2009.-V. 41.-P. 1108-1115.

72. Pollanen M., Pirinen S., Suvanto M., Pakkanen Т. T. Influence of carbon nanotube-polymeric compatibilizer masterbatches on morphological, thermal, mechanical, and tribological properties of polyethylene // Composites Science and Technology.-201 l.-V. 71.-P. 1353-1360.

73. Cai H., Yan F., Xue Q. Investigation of tribological properties of polyimide/carbon nanotube nanocomposites // Materials Science and Engineering. -2004. -V. A364. - P. 94-100.

74. Xue Y., Wu W., Jacobs O., Schadel B. Tribological behavior of UHMWPE/HDPE blends reinforced with multi-wall carbon nanotubes // Polymer Testing. -2006. -V. 25. - P. 221-229.

75. Zoo Y. S., An J. W., Lim D. P., Lim D. S. Effect of carbon addition on tribological behavior of UHMWPE // Tribology Letters. - 2004. - V. 16. - №. 4. - P. 305-309.

76. Белый В.А., Свириденок A.M., Петроковец М.И., Савкин В.Г. Трение и износ материалов на основе полимеров. - Минск: Издательство «Наука и техника», 1976.- 432 С.

77. Samad М. A., Sinha S. К. Mechanical, thermal and tribological characterization of a UHMWPE film reinforced with carbon nanotubes coated on steel // Tribology International.-201 l.-V. 44.-P. 1932-1941.

78. Yamada H. Strength of biological materials. - New York: R. E. Kriger, 1973. - P. 342.

79. Филиппенко В. А., Танькут А. В. Эволюция проблемы эндопротезирования суставов // Международный медицинский журнал. - 2009. - том 15. - №1(57). - с. 70-74.

80. Affatato S., Bersaglia G., Rocchi M., Taddei P., Fagnano C., Toni A. "Wear behavior of cross-linked polyethylene assessed in vitro under severe conditions" // Biomaterials. - 2005. - V. 26. - P. 3259-3267.

81. Wang A., Sun D. C., Stark C., Dumbleton J.H. Wear mechanisms of UHMWPE in total joint replacements // Wear. - 1995. - V. 181-183, Part 1. - P. 241-249.

82. Dong G. N., Hua M., Li J., Chuah К. B. Temperature field and wear prediction for UHMWPE acetabular cup with assumed rectangular surface texture // Materials and Design. -2007. -V. 28. - P. 2402-2416.

83. Савич B.B., Киселев М.Г., Воронович А.И. Современные материалы хирургических имплантантов и инструментов. Минск: ООО "ДокторДизайн", 2004. - 104 с.

84. Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. - 2007. -Т.74. - №6. - С. 539-574.

85. Garibaldi S., Brunelli С., Bavastrello V., Ghigliotti G., Nicolini С. Carbon nanotube biocompatibility with cardiac muscle cells // Nanotechnology. - 2006. - V. 17.-P. 391-397.

86. Smart S. K., Cassady A. I., Lu G. Q., Martin D. J. The biocompatibility of carbon nanotubes // Carbon. - 2006. - V. 44. - P. 1034-1047.

87. Wang W., Yokoyama A., Liao S., Omori M., Zhu Y., Uo M., Akasaka Т., Watari F. Preparation and characteristics of a binderless carbon nanotube monolithic and its biocompatibility // Materials Science and Engineering. - 2008. - V. 28. - P. 1082-1086.

88. Shvedova A. A., Kisin E. R., Porter D., Schulte P., Kagan V. E., Fadell В., Castranova V. Mechanism of pulmonary toxicity and medical application of carbon nanotubes: two faces of janus // Pharmacology & Therapeutics. - 2009. - V. 121. - P. 192-204.

89. Holley K.G., Furman B.D., Babalola O.M., Lipman J.D., Padgett D.E., Wright T.M. Impingement of acetabular cups in a hip simulator: Comparison of highly cross-linked and conventional polyethylene // The Journal of Arthroplasty. - 2005. - V. 20. -Supplement 3. - P. 77-86.

90. Maher A. S., Furman B. D., Babalola О. M., Cottrel J. M., Wright Т. M. Effect of crosslinking, remelting, and aging on UHMWPE damage in a linear experimental wear model // Journal of Orthopaedic Research. -2007. -V. 25(7). - P. 849-857.

91. Чепель JI.В. Применение ускорителей электронов в радиационной химии. М., Атомиздат, 1975, 152 с.

92. Morrison M. L., Jani S. Evaluation of sequentially crosslinked ultra-high molecular weight polyethylene // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. - 2009. - V. 90(1). - P. 87-100.

93. Bistolfi A., Turell M.B., Lee Y., Bellare A. Tensile and tribological properties of high-crystallinity radiation crosslinked UHMWPE // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. - 2009. - V. 90(1)- P. 137-144.

94. Jarcho M. Calcium phosphate ceramics as hard tissue prosthetics // Clinical Orthopaedics and Related Research. - 1981. - V. 157. - P. 259-278.

95. Баринов С. M., Комлев В. С., Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: Наука, 2005-214 С.

96. Fang L., Leng Y., Gao P. Processing of hydroxyapatite reinforced ultrahigh molecular weight polyethylene for biomedical applications // Biomaterials 2005, 26, 3471-3478.

97. Jin-long L., Yuan-yuan Z., Qing-liang W., Shi-rong G. Biotribological behavior of ultra high molecular weight polyethylene composites containing bovine bone hydroxyapatite // Journal of China University of Mining & Technology 2008, 18, 606612.

98. Lei X., Dang-sheng X., Lia-bo J. Study on Tribological Properties of Irradiated Crosslinking UHMWPE Nano-Composite // Journal of Bionic Engineering 2009, 6, 713.

99. Fang L., Leng Y., Gao P. Processing and mechanical properties of HA/UHMWPE nanocomposites // 2006, 27, 3701-3707.

100. Fang L., Gao P., Leng Y. High strength and bioactive hydroxyapatite nano-particles reinforced ultrahigh molecular weight polyethylene // Composites: Part В 2007,38,345-351.

101. Аввакумов E. Г., Дьяков В. Е., Стругова JI. И., Болдырев В .В., Корюков Ю. С., Девятова JI. Б. Механическая активация твердофазных реакций. Сообщение 4: твердофазное восстановление касситерита // Известия СО АН СССР, сер. хим. наук. - 1974. - Вып. 1. - С. 26 - 28.

102. Sanchez F. H,. Torres С. E. R, Raap M.B. F., Zelis L. M. Tool induced contamination of elemental powders during mechanical milling // Hyperfine Interactions. - 1998. - V. 113 - P. 269-277.

103. Данина С.Я., Суслова В.Ю., Беняев H.E., Пыцкий И.С., Буряк А.К. "Оценка химического фактора риска применения сверхвысокомолекулярного полиэтилена и гидроксиапатита в эндопротезировании" // Перспективные материалы. - 2011. -№2.-С. 42-48.

104. Huang Н. Structure development and property changes in high density polyethylene during pan-milling // Journal of Applied Polymer Science - 2000.- V. 78-№ 11.-P. 2016-2024

105. Stress induced formation of stable and metastable phases in semi-crystalline polymers during ciyogenic mechanical milling / Stranz M., Koster U., Katzenberg F. // Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials - 2005 - V. 24-25 - P. 463-466

106. Esterly D., Love B. Phase transformation to -poly(vinylidene fluoride) by milling // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics - 2004 - V. 42 - № 1-P. 91-97

107. Molina-Boisseau S., Le Bolay N. Characterisation of the physicochemical properties of polymers ground in a vibrated bead mill // Powder Technology.- 2002.-V. 128.-P. 99-106

108. Solid-phase preparation of ultra-fine PA6 powder through pan-milling / Chen Z., Liu C., Wang Q. // Polymer Engineering and Science - 2004 - V. 41- № 7.- P. 1187-1195

109. Stranz M., Koster U. Irreversible structural changes in cryogenic mechanically milled isotactic polypropylene // Colloid and polymer science - 2004 - V. 282- № 4.-P. 381-386

110. Shelekhov E. V., Sviridova T. A. Programs for x-ray analysis of polycrystals // Metal Science and Heat Treatment. - 2000. - V. 47(7). - P. 309-313.

111. Wunderlihc В., Cormier С. M. Heat of fusion of polyethylene// Journal of Polymer Science. - 1967. - V. A2. - N5. - P. 987-988

112. Parasnis N. С., Ramani К. Analysis of the effect on compression moulding of UHMWPE // Journal of materials science: materials in medicine. - 1998. - V.9. -P.165-172.

113. Gul R. M., McGary F. J., Bragdon C. R., Muratoglu О. K, Haris W. H. Effect of consolidation on adhesive and abrasive wear of ultra high molecular weight polyethylene // Biomaterials. - 2003. -V.24. - P.3193-3199.

114. Wu J. J., Buckley C. P., O'Connor J. J. Mechanical integrity of compression-moulded ultra-high molecular weight polyethylene: effects of varying process conditions // Biomaterials. - 2002 - V.23. - P.3773-3783.

115. Nilsson S., Hjertberg Т., Smedberg A. Structural effects on thermal properties and morphology in XLPE // European Polymer Journal. - 2010. - V. 46. - P. 17591769.

116. Barbosa APC., Stranz M., Katzenberg F., e. a. Cryogenic mechanical milling of high density polyethylene // e-Polymers. - 2009. no. 096 - P. 1-7

117. Bai C., Spontak R., Koch C. e.a. Structural changes in poly(ethylene terephthalate) induced by mechanical milling // Polymer - 2000 - V. 41- P. 7147-7157

118. Zhu YG, Li ZQ, Zhang D. e.a. Structural changes in PET induced by cryomilling and ambimilling // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics.-2006.-V. 44.-№ 6.-P. 986-993

119. Липатов Ю. С., Шилов В. В., Гомза Ю. П., Кругляк Н. Е. Рентгенографические методы изучения полимерных систем. Киев: Наукова думка, 1982. 296 с.

120. Olmos D., Dominguez С., Castrillo P. D., Gonzalez-Benito J.. Crystallization and final morphology of HDPE: Effect of the high energy ball milling and the presence of Ti02 nanoparticles // Polymer. - 2009. - V. - 50 - P. 1732-1742

121. Hoffman J. D. et al. J. Res. N.B.S; ,79A, 671 (1975)

122. Годовский Ю. К. Теплофизические методы исследования полимеров. М., Химия, 1976, 216 с.

123. Jiang Q., Yang С., Li J. С. Size-dependent melting temperature of polymers // Macromolecular Theory and Simulations. - 2003. - V. 12. - P. 57-60.

124. Jauffres D., Lame O., Vigier G., Dore F. Microstructural origin of physical and mechanical properties of ultra high molecular weight polyethylene processed by high velocity compaction. // Polymer. - 2007. - №48.- P. 6374-6383.

125. Small W., Singhal P., Wilson T. S., Maitland D. J. Biomedical application of thermally activated shape memory polymers // Journals of Materials Chemistry. - 2010. -V. 20.-P. 3356-336.

126. Rezanejad S., Kokabi M. Shape memory and mechanical properties of cross-linked polyethylene/clay nanocomposites // Europen Polymer Journal. - 2007. - V. 43. -P. 2856-2865.

127. Behl M., Lendlein A. Shape-memory polymers // Materials Today. - 2007. - V 10 (4).-P. 20-28.

128. Rousseau I. A. Challenges of shape memory polymers: a review of the progress toward overcoming SMP's limitations // Polymer Engineering and Science. - 2008. Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wilev.com).

129. Khonakdar H. A., Jafari S. H., Rasouli S., Morshedian J., Abedini H. Investigation and modeling of temperature dependence recovery behavior of shape-memory crosslinked polyethylene // Macromolecular Theory and Simulations. - 2007. -V. 16.-P. 43-52.

130. Bastiaansen C. W. M., Meyer H. E. H., Lemstra P. J. Memory effects in polyethylenes: influence of processing and crystallization history // Polymer. -1990. -V.31.-P. 1435-1440.

131. Bartczak Z. Effect of chain entanglements on plastic deformation of ultra-high molecular weight polyethylene // Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. -2010.-V. 48.-P. 276-285.

132. Будницкий Ю.М. Переработка термопластичных полимеров при температуре ниже температуры плавления или стеклования. Учеб. пособие / РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М., 2003. - 124 с.

133. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1978. - 328 с.

134. . Wunderlich В. Crystal nucleation, growth, annealing. New York: Academic Press; 1976.

135. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: В 2-х частях. Пер. с англ. -М.. Мир, 1983. - 480 с, ил. - Ч. 2.

136. Баженов С.Д., Берлин A.A., Кульков A.A., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технология. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010.-352 с.

137. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Гигиенические нормативы. ГН 2.3.3.972-00. МЗ РФ, М, 2000, с. 16-25.

138. ГОСТ Р 52770-2007. «Изделия медицинские. Требования безопасности. Методы санитарно-химических и токсикологических испытаний».