ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛЕРОДНЫХ И БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМ ПТФЭ НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
Authors: Васильев А.П. , Стручкова Т.С. , Охлопкова А.А. , Алексеев А.Г. 
Published: October 2024

В данной работе исследовано влияние комбинирования углеродных и базальтовых волокон с УПТФЭ в качестве наполнителя ПТФЭ на механические и триботехнические свойства композитов на их основе. Показано, что при введении комбинированных волокнистых наполнителей с УПТФЭ в ПТФЭ приводит к увеличению напряжения при сжатии и модуля упругости. В случае композитов с механически активированным базальтовым волокном модуль упругости при сжатии сохраняется на уровне исходного полимера. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что при введении наполнителей степень кристалличности композитов повысилась, плотность композитов снизилась относительно ненаполненного ПТФЭ. Исследование триботехнических характеристик полимерных композиционных материалов, наполненных углеродными волокнами и комбинированными волокнами с УПТФЭ показало, что износостойкость композитов значительно повышается по сравнению с исходным ПТФЭ при сохранении низкого коэффициента трения. Сравнительный анализ композитов показал, что композиты с механически активированным базальтовым волокном обладают износостойкостью в 800 раз выше чем у исходного полимера, и в 2 раза выше относительно ПТФЭ, наполненного углеродными волокнами. Износостойкость композитов с механически активированным базальтовым волокном на 20-25 выше относительно образцов с комбинированными наполнителями без механической активации. Методом электронной микроскопии показано, что основным фактором улучшения износостойкости композитов является образование прочными волокнами препятствий деформированию и перемещению локальных областей полимерной матрицы под действием сдвиговых напряжений. Показано, что высокая износостойкость композитов с механической активацией базальтового волокна относительно других образцов, возможно, обусловлена образованием износостойких вторичных структур на поверхности трения.
In this paper, we studied the effect of combining carbon and basalt fibers with UPTFE on the mechanical and tribological properties of PTFE. It is shown that the introduction of combined fibrous fillers with UPTFE in PTFE leads to an increase in compressive stress and elastic modulus. In the case of composites with mechanical activation of basalt fiber, the compression modulus is maintained at the level of the initial polymer. Structural studies showed that with the introduction of fillers, the degree of crystallinity of the composites increased, the density of the composites decreased relative to unfilled PTFE. The results of the study of tribological tests of polymer composite materials filled with carbon fibers and combined fibers with UPTFE are presented. It has been shown that the wear resistance of composites increases significantly compared to the initial PTFE while maintaining a low coefficient of friction. A comparative analysis of the composites showed that composites with mechanical activation of basalt fiber have a wear resistance higher than the starting polymer by 800 times and to 2-time relative PTFE filled with carbon fibers. The wear resistance of composites with mechanical activation of basalt fiber is 2025 higher relative to samples with combined fillers without mechanical activation. Microscopic studies have shown that the main factor in improving the wear resistance of composites is the formation by strong fibers of obstacles to the deformation and displacement of local areas of the polymer matrix under the action of shear stresses. It is shown that the high wear resistance of composites with mechanical activation of basalt fiber relative to other samples is possibly due to the formation of wear-resistant secondary structures on the worn surface.