ВЛИЯНИЕ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

EFFECT OF UV RADIATION ON POLYMER COMPOSITES BASED ON POLYTETRAFLUOROETHYLENE
Authors: Лазарева Н.Н. , Капитонова Ю.В. , Тарасова П.Н. , Васильев А.П. , Охлопкова А.А. , Ушканов А.А. , Сивцева-Гладкина Н.П. , Аверичев О.А. , Столин А.М. 
Published: December 2024

Полимерные композиционные материалы на основе термопластов при длительном воздействии условий окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение, влажность и температура, могут подвергаться значительным изменениям механических, физических и химических свойств. Изменение свойств при таком воздействии может являться причиной деструкции материала, что может привести к поломке деталей механизмов техники и оборудования. В данной работе представлено исследование влияния воздействия УФ-лучей в зависимости от продолжительности (72 ч и 500 ч) на деформационно-прочностные свойства и структуру серии полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), содержащих различные наполнители (каолин, углеродные волокна, диборид титана, карбид титана, оксид кремния, углеродные нанотрубки). Показано, что после УФ-облучения исходный ПТФЭ и ПКМ демонстрируют снижение деформационно-прочностных свойств: прочность при растяжении снижается до 30% и относительное удлинение при разрыве на 15-40%. Анализ поверхностей композитов проводился с
помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и ИК-спектроскопии, которые показали, что факторы воздействия УФ-излучения затрагивают только поверхность композитов, проявляя признаки начала деградации. Методом СЭМ обнаружено, что поверхность образцов, содержащих наполнители неустойчивые к УФ-облучению, претерпевает изменения. Результаты ИК-спектроскопии поверхностей образцов композитов свидетельствуют об отсутствии образования новых связей. Таким образом, можно предположить, что стойкость наполнителей к УФ-облучению является одним из основных факторов, определяющих стойкость ПКМ. Практическая значимость данной работы заключается во введении новых исследований, посвященных воздействию УФ на полимерные композиты на основе ПТФЭ.

Thermoplastic-based polymer composites, when exposed to long-term environmental conditions such as ultraviolet radiation, humidity and temperature, can experience significant changes in mechanical, physical and chemical properties. A change in properties under such influence can cause destruction of the material, which can lead to failure of parts of mechanisms and technological equipment. This study presents the effect of exposure to UV radiation as a function of time (72 h and 500 h) on the mechanical and structural properties of a series of polytetrafluoroethylene
(PTFE) polymer composite materials (PCM) containing various fillers (kaolin, carbon fibers, titanium diboride, titanium carbide, silicon oxide, carbon nanotubes). It has been shown that after UV radiation, the initial PTFE and PCM exhibit a decrease in deformation-strength properties: tensile strength decreases by 30% and elongation
at break by 15-40%. The analysis of composite surfaces was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and IR spectroscopy, which showed that the factors of UV radiation impact affect only the surface of the composites, showing signs of the onset of degradation. The SEM method revealed that the surface of samples containing fillers unstable to UV radiation undergoes changes. The results of IR spectroscopy of the surfaces of composite samples indicate the absence of formation of new bonds. Thus, it can be assumed that the resistance of fillers to UV radiation is one of the main factors determining the resistance of PCM. The practical significance of this work lies in the introduction of new research on the effects of UV on PTFE-based polymer composites.