Исследование влияния механической активации базальтового волокна на трибологические свойства базальтопластиков на основе ПТФЭ

В работе приведены результаты трибологических и структурных исследований композитов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и базальтового волокна (БВ) с добавлением ультрадисперсного ПТФЭ марки FORUM®. Трибологические исследования продемонстрировали существенное повышение износостойкости композитов по сравнению с чистым ПТФЭ, несмотря на небольшой рост коэффициента трения. Такое поведение свидетельствует о положительном влиянии механической обработки БВ на эксплуатационные параметры материалов. Структурные исследования показали аморфную природу БВ, образование вторичной структуры на поверхности трения ПКМ и неравномерность распределения волокон в матрице ПТФЭ. Установлено, что удаление замасливателя с поверхности волокон нецелесообразно для разработки фторкомпозитов триботехнического назначения. Полученные результаты подчеркивают эффективность планетарной шаровой мельницы «Активатор 2S» для механической обработки БВ с целью создания ПКМ с улучшенными трибологическими характеристиками.

1. Dhanumalayan E., Joshi G. M. Performance properties and applications of polytetrafluoroethylene (PTFE) – a review // Advanced Composites and Hybrid Materials. – 2018. – V. 1. – P. 247–268. DOI: 10.1007/s42114-018-0023-8

2. Vikas G., Sudheer M. A Review on Properties of Basalt Fiber Reinforced Polymer Composites // American Journal of Materials Science. – 2017. – V. 5. – P. 156–165. DOI: 10.5923/j.materials.20170705.07

3. Yan L., Chu F., Tuo W., Zhao X., Wang Y., Zhang P., Gao Y. Review of research on basalt fibers and basalt fiber-reinforced composites in China (I): Physicochemical and mechanical properties // Polymers and Polymer Composites. – 2020. – V. 9. – P. 1612–1624. DOI: 10.1177/0967391120977396

4. Swentek I., Thompson J., Meirson G., U gre sic V., Hen ning F. Comparison of basalt, glass, and carbon fiber composites using the high pressure resin transfer molding process // Western University. – 2016. – P. 1–25.

5. Машков Ю. К. На основе политетрафторэтилена, оптимизация их состава и технологии // Вестник СибАДИ. – 2010. – № 4 (18). – С. 17–21.

6. Mehra N., Mu L., Ji T., Zhu J. Thermal conduction in polymer composites // Polymer-Based Multifunctional Nanocomposites and Their Applications. – 2019. – V. 3. – P. 77–110. DOI: 10.1016/B978-0-12-815067-2.00003-2

7. Стручкова Т. С., Васильев А. П., Чо Дж.-Х., Влияние оксида алюминия на свойства политетрафторэтилена // Арктика XXI век. Технические науки. – 2014. – № 1 (2). – С. 3–10.

8. Рыбин В. А. Физико-химическое исследование базальтового волокна с защитными щелочестойкими покрытиями // дис. … канд. хим. наук. – Новосибирск, 2016. – 143 с.

9. Кузьмин К. Л. Влияние химического состава и поверхностной модификации на механические свойства алюмосиликатных волокон // дис. … канд. хим. наук. – Москва, 2017. – 148 с.

10. Eduard K., Rainer G., Jona S. Basalt, glass and carbon fibers and their fiber reinforced polymer composites under thermal and mechanical load // AIMS Materials Science. – 2016. – V. 3, Is. 4. – P. 1561–1576. DOI: 10.3934/matersci.2016.4.1561

11. Охлопкова А. А., Васильев С. В., Гоголева О. В. Исследование влияния базальтового волокна на физико-механические характеристики композитов на основе политетрафторэтилена // Арктика. XXI век. Технические науки. – 2014. – № 1 (2). – С. 11–18.

12. Жуковская Е. С., Павлов Ю. В., Попов С. С., Гутников С. И. Стадия ионного обмена в технологии получения непрерывных базальтовых волокон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 2. – С. 99–103. DOI: 10.17513/mjpfi.130187

13. Prasad V., Talupula S. A review on reinforcement of basalt and aramid (Kevlar 129) fibers // Materials Today: Proceedings. – 2018. – V. 2. – P. 5993–5998. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.12.202

14. Negrov D . A . , Putintsev V. Yu . Improvement of pressing technology of products from polytetrafluoroethylene // J. Sib. Fed. Univ. Eng. & Technol. – 2021. – V. 14. – P. 564–571.

15. Цветников А. К. Энерго- и ресурсосберегающие материалы на основе ультрадисперсного низкомолекулярного политетрафторэтилена // Вестник ДВО РАН. – 2021. – № 5 (219). – С. 79–94.

16. Vasiliev A . P., Struchkova T. S., Nikiforov L . A., Okhlopkova A . A., Grakovich P. N . , Shim E . L . , Cho J.-H. Mechanical and Tribological Properties of Polytetrafluoroethylene Composites with Carbon Fiber and Layered Silicate Fillers // Molecules. – 2019. – V. 2. – P. 224. DOI: 10.3390/molecules24020224

17. Friedrich K. Polymer composites for tribological applications // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. – 2018. – V. 1. – P. 3–39. DOI: 10.1016/j.aiepr.2018.05.001

18. Dangshen g X. Friction and wear properties of UHMWPE composites reinforced with carbon fiber // Materials letters. – 2005. – V. 2–3. – P. 175–179.

19. Fan X., Li G., Guo Y., Zhang L., Xu Y., Zhao F., Zhang G. Role of reinforcement types and silica nanoparticles on tribofilm growth at PTFE-Steel interface // Tribology International. – 2020. – V. 143. – P. 106035. DOI: 10.1016/j.triboint.2019.106035