ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
Authors: Стручкова Т.С. , Нюрова А.Г. , Николаева А.Д. 
Published: October 2024

Разработка антифрикционных материалов на полимерной основе для узлов техники и технологического оборудования, которые эксплуатируются в условиях ограниченной смазки является актуальным вопросом современного материаловедения. Изделия из современных полимерных композитов могут работать в вакууме, химически активных средах, широком интервале нагрузок и скоростей скольжения. К ним относятся материалы марок Ф4К20, Ф4К15М5, Ф4Г15, на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), кокса, дисульфида молибдена и графита. ПТФЭ обладает уникальной химической инертностью, высокой термической стойкостью, морозостойкостью, низкой адгезионной способностью и низким коэффициентом трения. Однако наряду с этим ПТФЭ обладает и рядом отрицательных качеств, таких как сравнительно низкая износостойкость, высокий коэффициент линейного термического расширения и способность деформироваться в нормальных условиях даже при небольших нагрузках. Целью данной работы является исследование влияния слоистых наполнителей на триботехнические свойства композитов на основе политетрафторэтилена. Триботехнические характеристики исследовали по стандартной методике (ГОСТ 11629-75) на трибомашине UMT-3 (CETR, США) по схеме трения палец диск . Плотность материалов оценивали методом гидростатического взвешивания (ГОСТ 15139-69). В работе исследованы скорость массового изнашивания и коэффициент трения полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, наполненного слоистыми наполнителями. Показано, что при введении терморасширенного графита износостойкость материалов повышается до 22 раз, коэффициент трения до 2 раз по сравнению с ненаполненным ПТФЭ. В качестве дополнительного наполнителя был выбран нитрид бора. При введении бинарного наполнителя (ТРГНБ) в ПТФЭ скорость массового изнашивания снизилась до 47 раз по сравнению с исходным полимером. Таким образом показано, что введение слоистых наполнителей в политетрафторэтилен приводит к повышению износостойкости и снижению коэффициента трения относительно исходного полимера.

The development of polymer-based antifriction materials for equipment and technological equipment units that are operated under conditions of limited lubrication is an urgent issue in modern materials science. Modern polymer composites can work in vacuum, chemically active environments, a wide range of loads and sliding speeds. These include materials of brands F4K20, F4K15M5, F4G15, based on polytetrafluoroethylene (PTFE), coke, molybdenum disulfide and graphite. PTFE has a unique chemical inertness, high thermal resistance, frost resistance, low adhesive ability and low coefficient of friction. However, PTFE also has a number of negative qualities, such as a relatively low wear resistance, a high coefficient of linear thermal expansion and the ability to deform under normal conditions even under light loads. The aim of this work is to study the effect of layered fillers on the tribotechnical properties of polytetrafluoroethylene based composites. Tribological characteristics were studied according to the standard method (GOST 11629-75) on a UMT-3 tribomachine (CETR, USA) according to the finger-disk friction scheme. The density of the materials was evaluated by hydrostatic weighing (GOST 15139-69). In the work, the mass wear rate and the coefficient of friction of polymer composite materials based on polytetrafluoroethylene filled with layered fillers are investigated. It is shown that with the introduction of thermally expanded graphite, the wear resistance of materials increases up to 22 times, the friction coefficient up to 2 times in comparison with unfilled PTFE. Boron nitride was chosen as an additional filler. With the introduction of a binary filler (TEG NB) in PTFE, the mass wear rate decreased to 47 times in comparison with the initial polymer. Thus, it is shown that the introduction of layered fillers in polytetrafluoroethylene leads to increased wear resistance and a decrease in the coefficient of friction with respect to the starting polymer.