Сравнительный анализ влияния микро- и нановолоконистых углеродных наполнителей на трибологические характеристики ПТФЭ-композитов в зависимости от схем трения и условий нагружения

В данной статье на примере ПТФЭ-композитов, модифицированных углеродными микро- и нановолокнистыми наполнителями, приведены результаты сравнительных триботехнических испытаний при однонаправленном трении скольжения на разных машинах трения с различными схемами трения при изменении подаваемой нагрузки на образцы. Образцами для испытаний являются полимерные столбики с диаметром 5 мм, триботехнические испытания проведены по схемам трения «палец – диск» и «палец – торец диска», отличающиеся между собой геометрией поверхностей трения элементов трибосистемы. Установлено, что в начальный период испытаний по схеме «палец – торец диска» интенсивность изнашивания ПКМ в 5–6 раз превышает аналогичный показатель, регистрируемый при использовании схемы «палец – диск». При этом в условиях сухого трения скольжения показано, что композит, модифицированный нановолокнами, обеспечивает более эффективную защиту от износа полимерной компоненты узла трения при изменении режимов нагружения по сравнению с композитом с микроволокнами. 

1. Фторопластовые композиции с бронзой. URL: https://ftoroplast.com.ru/bronze-filled-ptfecompounds/ (дата обращения 01.11.2025)

2. Wei X.-F., Linde E., Hedenqvist M. S. Plasticizer loss from plastics or rubber products through diffusion and evaporation // Materials Degradation. – 2019. – V. 18. – N 3. – P. 1–8.

3. Машков Ю. К., Кропотин О. В., Шилько С. В., Егорова В. А., Чемисенко О. В. Формирование структуры и свойств антифрикционных композитов модификацией политетрафторэтилена полидисперсными наполнителями // Материаловедение. – 2015. – № 1. – С. 22–25.

4. Машков Ю. К., Кургузова О. А., Рубан А. С. Разработка и исследование износостойких полимерных нанокомпозитов // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. – 2018. – Т. 15. – № 1 (59). – С. 36–45.

5. Малий О. В. Проблема повышения надежности автобронетанковой техники в работах научной школы трибологии и материаловедения // Национальные приоритеты России. – 2015. – № 3 (17). – С. 29–32.

6. Корнопольцев В. Н., Могнонов Д. М., Аюрова О. Ж., Дашицыренова М. С., Субанаков А. К. Исследование триботехнических свойств листовых металлофторопластовых материа лов // Письма о материалах. – 2018. – Т. 8. – № 3 (31). – С. 235–239. DOI: 10.22226/2410-3535-2018-3-235-239

7. Васильев А. П., Охлопкова А. А., Стручкова Т. С., Алексеев А. Г. Влияние модифицированного серицита на свойства и структуру политетрафторэтилена // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. – 2020. – Т. 25. – № 2. – С. 147–156. DOI: 10.31242/2618-9712-2020-25-2-12

8. Miao Y., Chen Q., Li Y., Zhuo D., Wang R. Tribological properties of carbon nanotube/polymer composites: A mini-review // Frontiers in Materials. – 2023. – V. 10. – P. 1129676. DOI: 10.3389/fmats.2023.1129676

9. Машков Ю.К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997. – 192 с.

10. Chand N., Fahim M. Introduction to tribology of polymer composites // Tribology of Natural Fiber Polymer Composites. – Cambridge: Woodhead Publishing, 2008. – P. 59–83. DOI: 10.1533/9781845695057.59

11. Чичинадзе А. В., Браун Э. Д., Буше Н. А. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учебник для техн. вузов, 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.

12. Справочник по триботехнике / под общ. ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. Т. 1: Теоретические основы. – М.: Машиностроение, 1989. – 400 с.

13. Friedrich K., Chang L., Haupert F. Current and Future Applications of Polymer Composites in the Field of Tribology // Composite Materials. – Springer, London, 2011. – P. 129–167. DOI: 10.1007/978-0-85729-166-0_6

14. Hussein M. A., Mohammed A. S., Al-Aqeeli N. Wear Characteristics of Metallic Biomaterials: A Review // Materials. – 2015. – V. 8. – Is. 5. – P. 2749–2768. DOI: 10.3390/ma8052749

15. Богданович П. Н., Прушак В. Я. Трение и износ в машинах: учебник для вузов. – Минск, 1999. – 374 с.

16. Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 368 с.

17. Lancaster J. K. Geometrical effects on wear of polymers and carbons // Journal of Lubrication Technology. – 1997. – V. 2. – P. 187–194.

18. Петрова П. Н., Маркова М. А., Федоров А. Л. Исследование влияния технологий получения на свойства и структуру композитов на основе ПТФЭ // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. – 2024. – Т. 29. – № 1. – С. 162–171. DOI: 10.31242/2618-9712-2024-29-1-162-171

19. Маркова М. А., Петрова П. Н. Исследование влияния углеродных волокон и технологий получения композитов на свойства ПКМ на основе политетрафторэтилена // Перспективные материалы. – 2020. – № 11. – С. 59–68. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-11-59-68

20. Mohamed M.G., Kuo S.W. Functional Polyimide/Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane Nanocomposites // Polymers. – 2019. – V. 11. – Is. 1. – P. 26. DOI: 10.3390/polym11010026

21. Khare H. S., Moore A. C., Haidar D. R., Gong L., Ye J., Rabolt J. F., Burris D. L. Interrelated effects of temperature and environment on wear and tribochemistry of an ultralow wear PTFE composite // The Journal of Physical Chemistry C. – 2015. – V. 119. – No 29. – P. 16518–16527. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b00947

22. Krick B.A., Ewin J.J., Blackman G.S., Junk C.P., Gregory Sawyer W. Environmental dependence of ultra-low wear behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE) and alumina composites suggests tribochemical mechanisms // Tribology International. – 2012. – V. 51. – P. 42–46. DOI: 10.1016/j.triboint.2012.02.015

23. Harris K. L., Pitenis A. A., Sawyer W. G., Krick B. A., Blackman G. S., Kasprzak D. J., Junk C. P. PTFE Tribology and the Role of Mechanochemistry in the Development of Protective Surface Films // Macromolecules. – 2015. – V. 48. – No 11. – P. 3739–3745. DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00452

24. Onodera T., Kawasaki K., Nakakawaji T., Higuchi Y., Ozawa N., Kurihara K., Kubo M. Effect of Tribochemical Reaction on Transfer-Film Formation by Poly (tetrafluoroethylene) // The Journal of Physical Chemistry C. – 2014. – V. 118. – No 22. – P. 11820–11826. DOI: 10.1021/jp503331e

25. Дехант И., Данц Р., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров. – М.: Химия, 1976. – 472 с.