Без рубрики

Влияние модифицированного серицита на свойства и структуру политетрафторэтилена

А.П. ВасильевА.А. ОхлопковаТ.С. Стручкова, А.Г. Алексеев
DOI 10.31242/2618-9712-2020-25-2-12

Показать больше

ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
*[email protected]

Поступила в редакцию 09.05.2020
Принята к публикации 15.05.2020

УДК 691.175.2

Информация для цитирования
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. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-2-12

АННОТАЦИЯ: Приведены результаты исследования модифицирования политетрафторэтилена (ПТФЭ) минеральным силикатом (серицитом) и его влияние на физико-механические, триботехнические свойства и структурные параметры. При создании полимерного композиционного материала (ПКМ) использовали два способа: механическую и термическую активацию природного силиката перед смешением с полимером. ПТФЭ, наполненный термически активированным серицитом, характеризуется более высокими значениями физико-механических и триботехнических показателей по сравнению с композитами, содержащими механоактивированный наполнитель. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что модифицирование ПТФЭ механоактивированным серицитом приводит к увеличению степени кристалличности ПКМ, а использование термически активированного наполнителя сопровождается снижением кристалличности. Выявлена корреляционная зависимость между степенью кристалличности и средними размерами кристаллитов композитов в зависимости от содержания наполнителя. Методом ИК-спектроскопии установлено протекание трибохимических реакций при фрикционном контакте композитов с контртелом, способствующих формированию поверхностного слоя, локализующего сдвиговые деформации и защищающего материал от изнашивания.

Ключевые слова: политетрафторэтилен, серицит, структура, износостойкость, коэффициент трения.

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (номер Госзадания [FSRG-2020-0017]).

Список литературы
  1. Buznik V.M., Kablov E.N. Arctic materials science: current state and prospects //Herald of the Russian Academy of Sciences. 2017. V. 87, No. 5. P. 397–408. DOI: https://doi.org/10.1134/S101933161705001X.
  2. Friedrich K. Polymer composites for tribological applications //Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. 2018. V. 1, No. 1. P. 3–39. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.aiepr.2018.05.001.
  3. Okhlopkova A.A., Sleptsova S.A., Nikiforova P.G., Struchkova T.S., Okhlopkova T.A., Ivanova Z.S. Main Directions for Research on the Development of Tribotechnical Composites Used in the Arctic Regions (Experience of North-Eastern Federal University in Yakutsk) // Inorganic Materials: Applied Research. 2019. V. 10, No. 6. P. 1441– 1447. DOI: https://doi.org/10.1134/S2075113319060157.
  4. Jia Z., Yang Y.L., Chen J.J., Yu X.J. Influence of serpentine content on tribological behaviors of PTFE/ serpentine composite under dry sliding condition // Wear. 2010. V. 268, No. 7-8. P. 996–1001. DOI: https://doi. org/10.1016/j.wear.2009.12.009.
  5. Tan B., Stephens L.S. Evaluation of viscoelastic characteristics of PTFE-Based materials // Tribology International. 2019. V. 140. P. 105870. DOI: https://doi. org/10.1016/j.triboint.2019.105870.
  6. Krick B.A., Pitenis A.A., Harris K.L. et al. Ultralow wear fluoropolymer composites: nanoscale functionality from microscale fillers // Tribology International. 2016. V. 95. P. 245–255. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint. 2015.10.002.
  7. Машков Ю.К., Кургузова О.А., Рубан А.С. Разработка и исследование износостойких полимерных нанокомпозитов // Вестник СибАДИ. 2018. Т. 15, № 1 (59). С. 36–44.
  8. Лазарева Н.Н., Слепцова С.А., Капитонова Ю.В., Охлопкова А.А., Москвитина Л.В. Разработка полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и природной глины // Перспективные материалы. 2017. № 12. С. 39–50.
  9. Sleptsova S.A., Lazareva N.N., Fedoseeva V.I., Kapitonova Y.V., Okhlopkova A.A. The Influence of Metal Cations of Mechanoactivated Bentonite on Tribochemical Processes in PTFE // Journal of Friction and Wear. 2018. V. 39, No. 6. P. 469–475. DOI: https://doi.org/ 10.3103/S1068366618060120.
  10. Sleptsova S.A., Laukkanen S., Gladkina N.P., Fedoseeva V.I., Okhlopkova A.A., Grigoryeva L.A. Effect of kaolinite on the properties and structure of PTFE //AIP Conference Proceedings. AIP Publishing, 2018. V. 2053, No. 1. P. 040092. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5084530.
  11. Reddy D.H.K., Lee S.M., Kim J.O. A review on emerging applications of natural sericite and its composites //World Applied Sciences Journal. 2013. V. 27, No. 11. P. 1514–1523. DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013. 27.11.1745.
  12. Liang Y., Ding H., Sun S., Chen Y. Microstructural Modification and Characterization of Sericite // Materials. 2017. V. 10, No. 10. P. 1182. DOI: https://doi. org/10.3390/ma10101182.
  13. Liang Y., Yang D., Yang T., Liang N., Ding H. The Stability of Intercalated Sericite by Cetyl Trimethylammonium Ion under Different Conditions and the Preparation of Sericite/Polymer Nanocomposites // Polymers. 2019. V. 11, No. 5. P. 900. DOI: https://doi.org/10.3390/ polym11050900.
  14. de Mayo González-Miranda F., Garzón E., Reca J., Pérez-Villarejo L., Martínez-Martínez S., Sánchez-Soto P. J. Thermal behaviour of sericite clays as precursors of mullite materials // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. V. 132, No. 2. P. 967–977. DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-018-7046-9.
  15. Kumar G., Tanvar H., Pratap Y., Dhawan N. Thermal and mechanical activation of sericite for recovery of potash values // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2019. V. 72. No. 1. P. 17–25. DOI: https:// doi.org/10.1007/s12666-018-1452-3.
  16. Sleptsova S.A., Okhlopkova A.A., Kapitonova I.V., Lazareva N.N., Makarov M.M., Nikiforov L.A. Spectroscopic study of tribooxidation processes in modified PTFE // Journal of Friction and Wear. 2016. V. 37, No. 2. P. 129– 135. DOI: https://doi.org/10.3103/S106836661602015X.
  17. Liang Y., Jiang W., Ding H., Wang Y. The modification and characterization of thermal-treated sericite by fluorosilicate // Scientificreports. 2018. V. 8. No. 1. P. 14293. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32496-x.
  18. Мартынов М.А., Вылегжанина К.А. Рентгенография полимеров. Метод. пособие для промышленных лабораторий. Л.: Химия, 1972. 96 с.
  19. Fu T., Mo Z., Han P., Qi Y., Wu S., Chen D. Study on factors affecting room temperature transition of polytetrafluoroethylene // Chin. J. Polym. Sci. 1986. V. 4, No. 2. P. 170–179.
  20. Brown E.N., Rae P.J., Dattelbaum D.M., Clausen B., Brown D.W. In-situ measurement of crystalline lattice strains in polytetrafluoroethylene // Experimental mechanics. 2008. V. 48, No. 1. P. 119–131. DOI: https://doi. org/10.1007/s11340-007-9075-3.
  21. Marega C., Marigo A., Causin V., Kapeliouchko V., Di Nicolò E., Sanguineti A. Relationship between the Size of the Latex Beads and the Solid− Solid Phase Transitions in Emulsion Polymerized Poly (tetrafluoroethylene) // Macromolecules. 2004. V. 37, No. 15. P. 5630–5637. DOI: https://doi.org/10.1021/ma049238o.
  22. Thanhmingliana, Tiwari D., Lee S.M. Hybrid materials in the remediation of arsenic contaminated waters: a physico-chemical study // Desalination and Water Treatment. 2016. V. 57, No. 5. P. 1995–2005. DOI: https://doi. org/10.1080/19443994.2014.979241.
  23. Yan S. et al. Thermal, mechanical, and tribological properties of sodium-montmorillonite-nanoparticlereinforced polyethersulfone and polytetrafluoroethylene ternary composites // Friction. 2020. P. 1–18. DOI: https:// doi.org/10.1007/s40544-019-0343-x.
  24. Кропотин О.В., Машков Ю.К., Егорова В.А., Кургузова О.А. Влияние углеродных модификаторов на структуру и износостойкость полимерных нанокомпозитов на основе политетрафторэтилена // Журнал технической физики. 2014. Т. 84, № 5. С. 66.
  25. 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: https://doi.org/10.1021/acs. macromol.5b00452.
  26. 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: https:// doi.org/10.1021/jp503331e.
  27. Bhargava S., Makowiec M.E., Blanchet T.A. Wear reduction mechanisms within highly wear-resistant graphene-and other carbon-filled PTFE nanocomposites // Wear. 2020. V. 444. P. 203163. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.wear.2019.203163

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.