Полимерные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и пчелиного воска
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2026-126-2-137-146
Аннотация
В данной работе исследовано влияние пчелиного воска (ПВ) как пластифицирующей добавки на свойства и структуру полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Проведено комплексное исследование характеристик композитов на основе двух марок СВМПЭ (GUR 4150 и GUR 4022) с различной молекулярной массой. Исследовано влияние малых концентраций пчелиного воска (0,5–2 мас.%) на механические, трибологические, термические и структурные свойства ПКМ. Используемый ПВ проявил себя как эффективный модификатор структуры, обеспечивающий упорядочение надмолекулярной организации и повышение степени кристалличности полимерной матрицы. Это обусловлено формированием более плотно компаундированной структуры СВМПЭ, что приводит к упрочнению композита. Наибольшая эффективность модификации наблюдалась при содержании 2 мас.% ПВ, который способствует увеличению прочности при растяжении на 59% и относительного удлинения на 33% относительно исходного полимера. Трибологические исследования показали снижение коэффициента трения на 44% и уменьшение скорости массового изнашивания в 7 раз. Данные дифференциальной сканирующей калориметрии подтвердили структурное упорядочение композита при введении пчелиного воска, что коррелирует с улучшением механических и трибологических характеристик.
Об авторах
А. В. ОконешниковаРоссия
677000, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Кулаковского, 48
С. Н. Данилова
Россия
канд. техн. наук
677000, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Кулаковского, 48
Н. Н. Лазарева
Россия
канд. техн. наук
677000, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Кулаковского, 48
А. А. Охлопкова
Россия
д-р техн. наук
677000, Республика Саха (Якутия), Якутск, ул. Кулаковского, 48
Список литературы
1. Kurdi A., Chang L. Recent advances in high performance polymers – tribological aspects // Lubricants. – 2019. – V. 7. – N 1. – P. 2. DOI: 10.3390/lubricants7010002
2. Склифос В. О., Рыжко А. А., Щеглов Д. П. Наночастицы для полимерных композиционных материалов в строительстве // Перспективы науки. – 2021. – № 5. – С. 123–125.
3. Шерстюков Б. Г. Климатические условия Арктики и новые подходы к прогнозу изменения климата // Арктика и Север. – 2016. – № 24. – С. 39–67. DOI: 10.17238/issn2221-2698.2016.24.39
4. Selyutin G. E., Gavrilov Y. U., Voskresenskaya E. N., Zakharov V. A., Nikitin V. E., Poluboyarov V. A. Composite materials based on ultra-high molecular polyethylene: properties, application prospects // Chemistry for Sustainable Development. – 2010. – V. 18. – N 3. – P. 301–314.
5. Abdul Samad M. Recent advances in UHMWPE/UHMWPE Nanocomposite/UHMWPE hybrid nanocomposite polymer coatings for tribological applications: a comprehensive review // Polymers. – 2021. – V. 13. – Is. 4. – P. 608. DOI: 10.3390/polym13040608
6. Chen X., Wang X., Feng Y., Qu J., Yu D., Cao C., Chen X. Enhancing chain mobility of ultrahigh molecular weight polyethylene by regulating residence time under a consecutive elongational flow for improved processability // Polymers. – 2021. – V. 13. – Is. 13. – P. 2192. DOI: 10.3390/polym13132192
7. Liu S. et al. Ultra-high molecular weight polyethylene with reduced fusion defects and improved mechanical properties by liquid paraffin // International Journal of Polymer Analysis and Characterization. – 2015. – V. 20. – N 2. – P. 138–149.
8. 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. – N 17. – P. 3773–3783.
9. Hu S. et al. Structure and properties of UHMWPE products strengthened and toughened by pulse vibration molding at low temperature // Polymer. – 2021. – V. 229. – P. 124026.
10. Dayyoub T., Olifirov L. K., Chukov D. I., Kaloshkin S. D., Kolesnikov E., Nematulloev S. The structural and mechanical properties of the UHMWPE films mixed with the PE-Wax // Materials. – 2020. – V. 13. – Is. 15. – P. 3422. DOI: 10.3390/ma13153422
11. Wood W. J., Maguire R. G., Zhong W. H. Improved wear and mechanical properties of UHMWPE–carbon nanofiber composites through an optimized paraffin-assisted melt-mixing process // Composites Part B: Engineering. – 2011. – V. 42. – N 3. – P. 584–591.
12. Hepburn H. R., Pirk C. W. W., Duangphakdee O. The chemistry of beeswax // Honeybee Nests: Composition, Structure, Function. – Heidelberg: Springer, 2014. – P. 319–339.
13. Gul R. M. et al. Effect of consolidation on adhesive and abrasive wear of ultrahigh molecular weight polyethylene // Biomaterials. – 2003. – V. 24. –N 19. – P. 3193–3199.
14. Galeski A. et al. Morphology and plastic yielding of ultrahigh molecular weight polyethylene // Macromolecules. – 2020. – V. 53. – N 14, – P. 6063-6077.
15. Ito A. et al. Additive effects of solid paraffins on mechanical properties of high-density polyethylene // Polymers. – 2023. – V. 15. – N 5. – P. 1320.URL: https://doi.org/10.3390/polym15051320
16. Cai T. et al. Study on the tribological properties of UHMWPE modified by UV-induced grafting under seawater lubrication // Tribology International. – 2022. – V. 168. – N 3. – P. 107419.
17. Тарасевич Б. Н. ИК спектры основных классов органических соединений: справочные материалы. – М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2012. –55 с.
18. Mao X. et al. The relationship between the crystallization of UHMWPE/HDPE injection-molded products and their frictional and mechanical properties // Polymer. – 2025. – V. 320. – P. 128092.
Рецензия
Для цитирования:
Оконешникова А.В., Данилова С.Н., Лазарева Н.Н., Охлопкова А.А. Полимерные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и пчелиного воска. Вопросы материаловедения. 2026;(2(126)):137-146. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2026-126-2-137-146
For citation:
Okoneshnikova A.V., Danilova S.N., Lazareva N.N., Okhlopkova A.A. Polymeric materials based on ultra-high molecular weight polyethylene and beeswax. Voprosy Materialovedeniya. 2026;(2(126)):137-146. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2026-126-2-137-146
JATS XML
.png)





















