Основные направления исследований в области разработки полимерных композитов триботехнического назначения для техники Севера (Опыт Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова)

Материаловедение как наука, изучающая связь между структурой и свойствами материалов, а также их изменения при внешних воздействиях, сегодня относится к приоритетным направлениям развития науки и техники. Ее главной целью является создание новых материалов, усовершенствование существующих, а также разработка эффективных технологий их переработки. Сегодня материаловедами создано множество новых материалов для разных отраслей хозяйственно-экономической деятельности: металлические сплавы с особыми свойствами, керамические и композиционные, наноструктурные и полимерные материалы, функциональные порошковые материалы, синтетические сверхтвердые материалы и покрытия, многофункциональные покрытия и т. д. Создание новых материалов и технологий всегда остается актуальной проблемой, что обусловлено поступательным развитием материального производства, требующего создания материалов с все более адаптивными эксплуатационными свойствами и более эффективных технологий их переработки.

Приведен обзор научно-исследовательских направлений Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова в области разработки триботехнических материалов для техники Севера. Выявлены направления научных исследований, основными из которых являются разработка новых технологий получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) и улучшение их эксплуатационных свойств. Показана перспективность таких технологических приемов совмещения полимера и наполнителя, как жидкофазное совмещение под действием ультразвуковых колебаний и химическая модификация поверхности полимерной матрицы. Анализируются физико-механические и триботехнические свойства разработанных антифрикционных ПКМ. Представлены результаты основных теоретических обобщений в области изучения надмолекулярных структур ПКМ: влияние критических концентраций наполнителей на структуру и свойства ПКМ; гипотеза о характере межфазового взаимодействия между наполнителем и полимером. Показаны современные тенденции научно-исследовательских работ, одной из которых является изучение трибоокислительных процессов в ПКМ. Выявлена специфика развития полимерного материаловедения в Арктическом регионе.

1. Охлопкова А. А., Виноградов А. В., Пинчук Л. С. Пластики, наполненные ультрадисперсными неорганическими соединениями. – Гомель: ИММС НАНБ, 1999. – 164 с.

2. Попов С. Н. Морозостойкие подвижные уплотнения для машин в северном исполнении // Автореф. дис. … д-ра техн. наук, Новосибирск, 1996. – 32 с.

3. Аргунова А. Г., Охлопкова А. А., Петрова П. Н. Трибологические свойства нанокомпозитов на основе ПТФЭ при различных условиях трения // Арктика XXI век. Технические науки. – 2013. – № 1. – С. 3–12.

4. Безопасность Республики Саха (Якутия): социальные, экологические и техногенные проблемы / Под ред. В. Ю. Фридовского, В. А. Прохорова. – Новосибирск: Наука, 2008. – 296 с.

5. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности / И. Н. Андреева, Е. В. Веселовская, Е. И. Наливайко и др. – Л.: Химия, 1982. – 80 с.

6. Kurtz S. M. The UHMWPE Biomaterials Handbook: Ultra-High Molecular Weight Polyethylene in Total Joint Replacement and Medical Devices, Second Edition. – Academic Press, Burlington, 2009. – P. 530.

7. Белый В. А., Свириденюк А. И., Петроковец М. И., Савкин В. Г. Трение и износ материалов на основе полимеров. – Минск: Наука т техника, 1976. – 432 с.

8. Машков Ю. К., Овчар З. Н., Байбарацкая М. Ю. Мамаев О. А. Полимерные композиционные материалы в трибологии. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. – 262 с.

9. Машков Ю. К. Овчар З. Н., Суриков В. И., Калистратова Л. Ф. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. – М.: Машиностроение, 2005. – 240 с.

10. Хасанов О. Л. Эффекты мощного ультразвукового воздействия на структуру и свойства наноматериалов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. –148 с.

11. Рыжонков Д. И., Левина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2008. – 365 с.

12. Патент РФ № 2586979. Способ получения композиций из полимера и наноразмерных наполнителей / Охлопкова Т. А., Шарин П. П., Охлопкова А. А., Борисова Р. В. – Опубл. 10.06.2016 // Бюл. № 16, 2015.

13. Охлопк ова Т. А., Бори сова Р. В., Ни киф оро ва Л. А. Спиридоно в А. М., Ша рин П. П., Охлопкова А. А. Технология жидкофазного совмещения сверхвысокомолекулярного полиэтилена с наночастицами неорганических соединений под действием ультразвуковых колебаний // Журнал прикладной химии. – 2016. – Т. 89, вып. 9. – С. 1179–1186.

14. Vaisman L., González M. F., Gad Marom. Transcrystallinity in brominated UHMWPE fiber reinforced HDPE composites: morphology and dielectric properties // Polymer. – 2003. – V. 44, is. 4. – Р. 1229–1235.

15. Патент РФ № 2633523. Способ бромирования поверхности СВМПЭ / Борисова Р. В., Охлопкова Т. А., Никифоров Л. А., Спиридонов А. М., Охлопкова А. А. – Опубл. 13.10.2017 // Бюл. № 29, 2016.

16. Пинчук Л. С., Гольдаде В. А. Электретные материалы в машиностроении. – Гомель: Инфотрибо, 1998. – 288 с.

17. Липатов Ю. С. Физико-химические основы наполнения полимеров. – М.: Химия, 1991. – 260 с.

18. Липатов Ю. С. Межфазные явления в полимерах. – Киев: Наукова Думка, 1980. – 260 с.

19. Соломко В. П. Химия и технология высокомолекулярных соединений. Т. 7. – 1975. – С. 115–156.

20. Охлопкова А. А., Петрова П. Н., Попов С. Н., Слепцова С. А. Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена // Рос. хим. журнал об-ва им. Д. И. Менделеева. – 2008. – Т. LII, № 3. – С. 147–152.

21. Охлопкова А. А., Адрианова О. А., Попов С. Н. Модификация полимеров ультрадисперсными полимерами. – Якутск: ЯФ изд-во СО РАН, 2003. – 224 с.

22. Слепцова С. А. Исследование межфазного взаимодействия и разработка машиностроительных триботехнических материалов на основе политетрафторэтилена и ультрадисперсных керамик // Автореф. дис. … канд. техн. наук. – Якутск, 2000. – 18 с.

23. Белый В. А., Егоренков Н. И., Плескачевский Ю. М. Термотрибоокислительные процессы. – М.: Химия, 1987. – 342 с.

24. Слепцова С. А., Охлопкова А. А., Капитонова Ю. В., Лазарева Н. Н., Макаров М. М., Никифоров Л. А. Спектроскопические исследования трибоокислительных процессов модифицированного ПТФЭ // Трение и износ. – 2016. – Т. 37, № 2. – С.168–176.

25. Охлопкова А. А., Петрова П. Н., Попов С. Н., Аввакумов Е. Г. Химия в интересах устойчивого развития. – 2004. – № 2. – С. 627–636.