Фізико-хімічні та антифрикційні властивості композитів термотривких полімерів під час взаємодії з титановими сплавами

Мідак Л.Я., Сіренко Г.О., Свідерський В.П. Повзучість композиційних матеріалів на основі політетрафторетилену при підвищених температурах і постійних навантаженнях// Вісник Прикарпатського університету. Серія Хімія. - 2004. - Вип. 4. - С. 72-76. (Дисертант провела експеримент, одержала залежності повзучості композиційних матеріалів від температури та проаналізувала їх).

Мідак Л.Я. Фізико-механічні властивості матеріалів на основі ароматичних поліамідів, наповнених вуглецевими волокнами в океанській воді// Тез. допов. Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів і аспірантів “Хімія і хімічна технологія - 2002”. - Дніпропетровськ, 24-25 квітня 2002 р. - Дніпропетровськ. - 2002. - С. 78-79.

Мідак Л.Я. Антифрикційні властивості пар полімер-полімер і пластик-пластик при сухому терті// Тез. допов. ІІІ Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. - Київ, 16-17 травня 2002 р. - К. - 2002. - С.34-35.

Midak L.Y. Physics-mechanical properties of materials because of aromatic polyamides and carbon filaments in ocean water// Proc. The 2-nd Ukrainian-Polish Scientific Conference - Dnipropetrovsk. - 2002. - P. 104.

Мідак Л.Я. Хімічний опір та антифрикційні властивості матеріалів на основі політетрафторетилену при контакті з хімічно-активними середовищами рідинних хроматографів// Тез. допов. ІV регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. - Дніпропетровськ, 2-4 червня 2002 р. - Дніпропетровськ: ДНУ, 2002. - С. 121.

Мідак Л.Я. Повзучість композиційних матеріалів на основі політетрафторетилену при підвищених температурах і постійних навантаженнях// Тез. допов. V Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук. - Київ, 20-21 травня 2003 р. - Київ. - 2003. - С. 128.

Мідак Л.Я. Дослідження повзучості композиційних матеріалів на основі політетрафторетилену при одновісному стисненні// Тез. допов. IV Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. - Київ, 21-22 травня 2003 р. - К. - 2003. - С.33-34.

Мідак Л.Я. Вивчення впливу триботехнічних параметрів на антифрикційні властивості композиційних полімерних матеріалів методами математичного планування експерименту// Тез. допов. І Міжнародної науково - технічної конференції студентів та аспірантів “Хімія і сучасні технології”. - Дніпропетровськ, 26-28 травня 2003 р. - Дніпропетровськ: Інкомцентр, 2003. - С. 120-121.

Мідак Л.Я. Вивчення впливу технологічних параметрів на антифрикційні властивості композиційних полімерних матеріалів методами математичного планування експерименту// Тез. допов. V регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. - Дніпропетровськ, 2-4 червня 2003 р. - Дніпропетровськ: ДНУ, 2003. - С. 31.

Сіренко Г.О., Мідак Л.Я. Вплив твердого мастила та технологічних параметрів на антифрикційні і фізико-механічні властивості композиційних полімерних матеріалів на основі політетрафторетилену та карбонових волокон// Тез. допов. V Міжнародної науково - технічної конференції “Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2003)”. - Миколаїв, 17-19 вересня 2003 р. - Хмельницький: ТУП, 2003. - С. 63-64. (Дисертант брала участь у плануванні експерименту, провела експеримент та аналіз результатів, побудувала двовимірні перерізи функцій відгуку).

Мідак Л.Я., Сіренко Г.О. Антифрикційні властивості композиційних полімерних матеріалів на основі політетрафторетилену при терті по незміцненому і оксидованому титановому стопу// Тез. допов. Х Української конференції з високомолекулярних сполук. - Київ, 12 - 14 жовтня 2004 р. - К.: Інститут хімії ВМС, 2004. - С. 219. (Дисертант провела експеримент і встановила закономірності тертя та зношування композитів по титанових сплавах).

Сіренко Г.О., Мідак Л.Я. Антифрикційні властивості плівок, утворених з твердих шарових мастил, на стальних поверхнях// Матеріали Х Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. - Івано-Франківськ, 16-21 травня 2005 р. - Івано-Франківськ: Прикарпатський національний університет ім. В. Стефаника, 2005. - С. 270-271. (Дисертант брала участь у плануванні експерименту, провела експеримент та аналіз результатів).

АНОТАЦІЯ

Мідак Л.Я. Фізико-хімічні та антифрикційні властивості композитів термотривких полімерів під час взаємодії з титановими сплавами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.21 - хімія твердого тіла. - Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника. Міністерство освіти і науки України. Івано-Франківськ, 2005.

Дисертація присвячена експериментальному дослідженню фізико-хімічних та антифрикційних властивостей композиційних полімерних матеріалів, їх залежності від впливу компонентів композитів для виготовлення композиційних полімерних матеріалів на основі термотривких полімерів, які б забезпечили максимальну зносостійкість під час тертя по титану і його сплавах в океанській воді та інших хімічно-активних середовищах.

Встановлено, що наповнення полімерного матеріалу волокнистим наповнювачем - карбоновим волокном (вмістом до 15-20%) зменшує зношування та коефіцієнт тертя полімеру під час тертя по титанових сплавах в хімічно-активних середовищах та покращує його та фізико-хімічні властивості. Ротапринтне нанесення тонкої плівки шарового мастила зменшує інтенсивність об'ємного зношування композиційних матеріалів на основі політетрафторетилену як в режимі надграничних питомих навантажень, так і в режимах граничних навантажень.

Встановлено, що антифрикційні властивості композитів, отриманих за хемо-механо-активаційною технологією не залежать від твердості суміжної поверхні, а визначаються станом вихідної поверхні контртіла і антифрикційними шарами, що утворюються на поверхнях зразка і суміжної поверхні в процесі тертя. Виявлено, що для композиційних матеріалів на основі ароматичного поліаміду між інтенсивністю зношування та коефіцієнтом тертя існує лінійний зв'язок. Для композиційного матеріалу на основі політетрафторетилену такої залежності не знайдено. Для композитів на основі термотривких полімерів, одержаних за ХМА-технологією, отримані нові співвідношення між фізико-механічними властивостями та вмістом компонентів і технологічними характеристиками з метою оптимізації технології.

Встановлено, що попередня хімічна обробка композиційних матеріалів на основі ПТФЕ та карбонового волокна, особливо сильними окисниками, покращує їх антифрикційні властивості. Попередня навантажувальна часова підготовка композиційного матеріалу на основі ПТФЕ та його наповнювачів в 2 рази покращує експлуатаційні властивості елементів конструкцій рідинних хроматографів при контакті з титановими сплавами в хімічно-активних середовищах.

Ключові слова: композит, термостійкі полімери, наповнювач, тверде мастило, ароматичний поліамід, політетрафторетилен, карбонове волокно, титановий сплав, тертя, зношування.

АННОТАЦИЯ

Мидак Л.Я. Физико-химические и антифрикционные свойства композитов термостойких полимеров при взаимодействии с титановыми сплавами. - Рукопись.

Диссертация на присвоение научной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.21 - химия твердого тела. - Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника. Министерство образования и науки Украины. Ивано-Франковск, 2005 год.

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию физико-химических и антифрикционных свойств композиционных полимерных материалов, их зависимости от влияния компонентов композитов для изготовления композиционных полимерных материалов на основе термостойких полимеров, которые обеспечили б максимальную износостойкость при трении по титану и его сплавах в химически активных средах.

Установлено, что наполнение полимерного материала волокнистым наполнителем - углеродным волокном (содержанием до 15-20%) улучшает антифрикционные и физико-химические свойства полимерных композитов при трении по титану в химически активных средах.

Природа углеродных волокон существенно влияет на износостойкость композиционных материалов. При этом важную роль играют механические и антифрикционные свойства, а также структура наполнителя. Введение в состав композиционного материала дисперсного наполнителя (кокса) уменьшает абразивное действие углеродных волокон на поверхность металлического контртела. Антифрикционные материалы, которые содержат волокнистый и дисперсный наполнители, во всех случаях имеют преимущество над антифрикционными материалами, которые содержат только волокно.

Ротапринтное нанесение тонкой пленки шаровой смазки уменьшает интенсивность объемного изнашивания композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, как в режиме предельных, так и в режимах надпредельных нагрузок. Нанесение твердой смазки при использовании композиционных материалов с волокнистым наполнителем эффективнее, чем для материалов, которые одновременно содержат и волокнистый, и дисперсный наполнитель.

Установлено, что антифрикционные свойства композитов, полученных за химико-механо-активационной технологией, не зависят от твердости спряженной поверхности, а определяются состоянием исходной поверхности контртела и антифрикционными слоями, которые образовываются на поверхностях композита и метала в процессе трения. Для композиционных материалов на основе ароматического полиамида между интенсивностью изнашивания и коэффициентом трения существует линейная связь. Для композиционного материала на основе политетрафторэтилена такой зависимости не обнаружено. Для композитов на основе термостойких полимеров, полученных за ХМА - технологией, получены новые соотношения между физико-механическими свойствами и концентрациями компонентов одновременно с технологическими факторами для оптимизации технологии.

Введение наполнителя - углеродного волокна в полимерную матрицу на основе ПТФЭ, уменьшает ползучесть под нагрузкой. При наполнении наблюдается и уменьшение химического сопротивления композиционных материалов на основе термостойких полимеров в химически активных средах.

Установлено, что предварительная химическая обработка композиционных материалов на основе ПТФЭ и углеродного волокна, особенно сильным окислителями, улучшает их антифрикционные свойства. Предварительная нагружаемая временная подготовка композиционного материала на основе ПТФЭ и его наполнителей в 2 раза улучшает эксплуатационные свойства элементов конструкций жидкостных хроматографов при контакте с титановыми сплавами в химически активных средах.

В математическую процедуру оценки адекватности модели введен новый критерий - степень неадекватности, который являет собой отношение расчетного и табличного значений критерия Фишера с постепенным приближением к границе определения за счет уменьшения степени значимости принятия или непринятия нулевой гипотезы. Введено понятие мощности линейной связи как отношения абсолютной величины выборочного коэффициента корреляции к его критическому значению.

Ключевые слова: композит, термостойкие полимеры, наполнитель, твердая смазка, ароматический полиамид, политетрафторэтилен, углеродное волокно, титановый сплав, трение, износ.

SUMMARY

Midak L.Ya. Physic-chemical and antifriction properties of composites on thermal stability polymers in interaction with titanium alloys. - Manuscript.

The dissertation for the Candidate Degree in Chemistry. Speciality 02.00.21 - Chemistry of solid state. - The Precarpathion National University named after Vasil Stefanyk, Ivano-Frankivsk, 2005.

This thesis is devoted to experimental research of physic-chemical and antifriction properties of composite polymer materials and their dependence from influence of components of composites for production of composite polymer materials based on thermal stability polymers, which had maximal passive hardness in friction on titanium and its alloys in ocean water and other chemical aggressive mediums.

It was determined, that impregnation of polymer material by fiber material (contents 15-20%) improved its antifriction and physic-chemical properties in friction on titanium and its alloys in chemical aggressive mediums. Rotaprint coating of thin films of solid oil decreased of the intensity of wear of composite materials based on polytetrafluoroethylene in limit and extralimit loadings.

It was determined, that antifriction properties of composites, which were received by chemical and mechanical and activation technology, were not depend on hardness of neighboring surface, but were determined by state of initial surface of counterface and antifriction layers, which were formed on surfaces of model and neighboring surface in friction. It was determined, that there was linear connect between intensity of wear and coefficient of friction for composite material based on aromatic polyamide. There aren't such connects for composite material based on polytetrafluoroethylene. It was received new relations between physics- mechanical properties and contents of components and technological factors for composites based on thermal stability polymers, which were received by chemical and mechanical and activation technology, to optimization of their technology.

It was determined, that previous chemical processing of composite materials based on polytetrafluoroethylene and carbon fiber especially by strong oxidizers improved their antifriction properties. Previous loading time processing of composite material based on PTFE and its fillers improved exploitation properties of elements of construction of liquid chromatographs in 2 times in contact with titanium alloys in chemical aggressive mediums.

Keywords: composite, thermal stability polymers, filler, solid oil, aromatic polyamide, polytetrafluoroethylene, carbon fiber, titanium alloy, friction, wear.

Размещено на Allbest.ru