Структура и свойства полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена и галлуазита разных марок

Исследовано влияние галлуазитовых нанотрубок трех марок на изменение физико-механических, триботехнических свойств и структуры политетрафторэтилена. По своей природе галлуазит с общей химической формулой Al₂[Si₂O₅](OH)₄ представляет собой завернутый в трубку каолинит. Исследуемые марки галлуазита отличаются по текстурным характеристикам и фазовому составу. Показано, что композиты, армированные галлуазитом, демонстрируют значительное (в 400 раз) снижение интенсивности износа политетрафторэтилена при сохранении низкого значения коэффициента трения (~0,20). При увеличении содержания галлуазита до 5 мас. % значительно повышается модуль упругости материала. При введении галлуазита марки АНТ 811 относительное удлинение в 9 раз, а износостойкость в 6 раз выше, чем при введении галлуазита марки АНТ 3810. Изменения показателей износостойкости и коэффициента трения имеют корреляцию. Наибольшей износостойкостью обладает композит ПТФЭ/галлуазит АНТ 811 благодаря формированию износостойкого слоя вторичных структур на поверхности трения композиционного материала. Трибологические испытания показали, что частицы галлуазитовых нанотрубок на начальных этапах трения выступают в качестве твердой смазки.

1. Xiao W. , Ji X . Effect of nano fillers on the properties of polytetrafluoroethylene composites: Experimental and theoretical simulations // Journal of Applied Polymer Science. – 2021. – V 138, N 45. – P. 51340. DOI: 10.1002/app.51340

2. Cha n J. X., Wong J. F., Pet r ů M., Hassa n A., Ni r mal U., Ot h ma n N., Ilyas R. A. Effect of nanofillers on tribological properties of polymer nanocomposites: A review on recent development // Polymers. – 2021. – V 13, N 17. – P. 2867. DOI: 10.3390/polym13172867

3. Liu M., Jia Z ., Jia D., Z hou C. Recent advance in research on halloysite nanotubes-polymer nanocomposite // Progress in polymer science. – 2014. – V. 39, N 8. – P. 1498–1525. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2014.04.004

4. Cheng C., Song W., Z hao Q., Z ha ng H. Halloysite nanotubes in polymer science: Purification, characterization, modification and applications // Nanotechnology Reviews. – 2020. – V. 9, N 1. – P. 323– 344. DOI: 10.1515/ntrev-2020-0024

5. K ausa r A. Review on polymer/halloysite nanotube nanocomposite // Polymer-Plastics Technology and Engineering. – 2018. – V. 57, N 6. – P. 548–564. DOI: 10.1080/03602559.2017.1329436

6. Idu m a h C. I., Ha ssa n A., Ogbu J., Nde m J. U., Nw u z or I. C. Recently emerging advancements in halloysite nanotubes polymer nanocomposites // Composite Interfaces. – 2019. – V. 26, N 9. – P. 751–824. DOI: 10.1080/09276440.2018.1534475

7. A m i rk ia i A., Pa n a h i- Sa r m a d M., Sa deg h i G. M. M., A r jm a nd M., Abr ish a m M., Dehg ha n P., Na zockd ast H. Microstructural design for enhanced mechanical and shape memory performance of polyurethane nanocomposites: Role of hybrid nanofillers of montmorillonite and halloysite nanotube // Applied Clay Science. – 2020. – V. 198. – P. 105816. DOI: 10.1016/j.clay.2020.105816

8. Bulbul Y. E., Ok u r M., Dem i r t as-Kork ma z F., Dilsi z N. Development of PCL/PEO electrospun fibrous membranes blended with silane-modified halloysite nanotube as a curcumin release system // Applied Clay Science. – 2020. – V. 186. – P. 105430. DOI: 10.1016/j.clay.2019.105430

9. Er y i ld i z M., A lt a n M. Fabrication of polylactic acid/halloysite nanotube scaffolds by foam injection molding for tissue engineering // Polymer Composites. – 2020. – V. 41, N 2. – P. 757–767. DOI: 10.1002/ pc.25406

10. Hamedi S., Koosha M . Designing a pH-responsive drug delivery system for the release of black-carrot anthocyanins loaded in halloysite nanotubes for cancer treatment // Applied Clay Science. – 2020. – V. 197. – P. 105770. DOI: 10.1016/j.clay.2020.105770

11. Prashantha K., Lacrampe M. F., Krawczak P. Processing and characterization of halloysite nanotubes filled polypropylene nanocomposites based on a masterbatch route: effect of halloysites treatment on structural and mechanical properties // Express Polymer Letters. – 2011. – V. 5, N 4. – P. 295– 307. DOI: 10.3144/expresspolymlett.2011.30

12. D u M., Guo B., Lei Y., Liu M., Jia D. Carboxylated butadiene–styrene rubber/halloysite nanotube nanocomposites: Interfacial interaction and performance // Polymer. – 2008. – V. 49, N 22. – P. 4871–4876. DOI: 10.1016/j.polymer.2008.08.042

13. P rasha nt ha K., Lacra mpe M. F., K rawcza k P. Highly dispersed polyamide‐11/halloysite nanocomposites: Thermal, rheological, optical, dielectric, and mechanical properties // Journal of Applied Polymer Science. – 2013. – V. 130, N 1. – P. 313–321. DOI: 10.1002/app.39160

14. Krisanaiah P., Manickam S., Ratnam C. T., Raghu M. S., Parashuram L., Prasanna Kumar S., Jeon B. H. Mechanical, thermal and dynamic-mechanical studies of functionalized halloysite nanotubes reinforced polypropylene composites // Polymers and Polymer Composites. – 2021. – V. 29, N 8. – P. 1212–1221. DOI: 10.1177/0967391120965115

15. Krishnaiah P., Ratnam C. T., Manick am S. Development of silane grafted halloysite nanotube reinforced polylactide nanocomposites for the enhancement of mechanical, thermal and dynamic-mechanical properties // Applied Clay Science. – 2017. – V. 135. – P. 583–595. DOI: 10.1016/j.clay.2016.10.046

16. Pasbakhsh P., Churchman G. J., Keeling J. L. Characterisation of properties of various halloysites relevant to their use as nanotubes and microfibre fillers // Applied Clay Science. – 2013. – V. 74. – P. 47–57. DOI: 10.1016/j.clay.2012.06.014

17. Ay tekin M. T., Hoşgün H. L. Characterization studies of heat-treated halloysite nanotubes // Chemical Papers. – 2020. – V. 74, N 12. – P. 4547–4557. DOI: 10.1007/s11696-020-01263-6

18. Le Ba T. , Alkurdi A. Q. , LukácsI. E. , Molnár J. , Wongwises S. , Gróf G. , SzilágyiI. M . A novel experimental study on the rheological properties and thermal conductivity of halloysite nanofluids // Nanomaterials. – 2020. – V. 10, N 9. – P. 1834. DOI: 10.3390/nano10091834.

19. Атякшев а Л. Ф., Касьянов И. А. Галлуазит – природные алюмосиликатные нанотрубки: структурные особенности и адсорбционные свойства // Современные молекулярные сита. – 2021. – Т. 3, № 2. – С. 124–143. DOI: 10.53392/27130304_2021_3_2_124

20. Nambiar A. P., Pillai R., Sanyal M., Vadik keettil Y., Shrivast av P. S. A starch based sustainable bio-hybrid composite for surface assimilation of methylene blue: preparation, characterization, and adsorption study // Environmental Science: Advances. – 2023. – V. 2, N 6. – P. 861–876. DOI: 10.1039/ D2VA00274D

21. . Дятлова Е. М . , Бобкова Н. М. , Сергиевич О . А . ИК-спектроскопическое исследование каолинового сырья белорусских месторождений // Проблемы недропользования. – 2019. – Т. 21. – №.2. – С. 143–149. DOI: 10.25635/2313-1586.2019.02.143

22. Xu J., Reit er G., Alamo R. G. Concepts of nucleation in polymer crystallization // Crystals. – 2021. – V. 11, N 3. – P. 304. DOI: 10.3390/cryst11030304

23. Kapitonova Iu. V., Lazareva N. N., Tar asova P. N., Ok hlopkova A. A., L au k k a nen S., Mu k hi n V. V. Morphology analysis of friction surfaces of composites based on PTFE and layered silicates // Polymers. – 2022. – V. 14, N 21. – P. 4658. DOI: 10.3390/polym14214658

24. Капитонова Ю. В . , Тарасова П. Н. , Охлопкова А . А . , Лазарева Н . Н . Трибохимические реакции, протекающие на поверхности трения композитов на основе ПТФЭ, наполненного слоистыми силикатами // Южно-Сибирский научный вестник. – 2024. – №2. – С. 98–106. DOI: 10.25699/SSSB.2024.54.2.012

25. Слепцов а С. А., Охлопков а А. А., Капитонова Ю. В., Лазарева Н. Н., М а к аров М. М., Никифоров Л. А. Спектроскопические исследования трибоокислительных процессов модифицированного ПТФЭ // Трение и износ. – 2016. – Т. 37, № 2. – С. 168–176.