Розробка і дослідження наномодифікованих композиційних фторопластових матеріалів триботехнічного призначення

Автор(и)

  • Aleksandr Dykha Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016, Україна https://orcid.org/0000-0003-3020-9625
  • Vladyslav Svidersky Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016, Україна https://orcid.org/0000-0003-4816-6977
  • Igor Danilenko Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна НАН України пр. Науки, 46, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0002-0016-1045
  • Viktor Bilichenko Вінницький національний технічний університет Хмельницьке шосе, 95, м. Вінниця, Україна, 21021, Україна https://orcid.org/0000-0002-1149-3803
  • Yuri Kukurudzyak Вінницький національний технічний університет Хмельницьке шосе, 95, м. Вінниця, Україна, 21021, Україна https://orcid.org/0000-0003-0347-6533
  • Ludmila Kirichenko Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016, Україна https://orcid.org/0000-0001-6382-8911

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214533

Ключові слова:

антифрикційні матеріали, композит, зносостійкість, фторопластові покриття, нанопорошок, оксид цирконію, карбопластики

Анотація

Виконані аналітичні та експериментальні дослідження для конструювання і моделювання фторопластових антифрикційних матеріалів. Визначені оптимальні співвідношення сумарної поверхні частинок полімеру до сумарної поверхні частинок наповнювача для різних марок фторопласту-4 і критичні концентрації модифікаторів фторопластових антифрикційних матеріалів. Розрахунки модулів пружності антифрикційних карбопластиків свідчать про наявність адгезії між вуглецевим волокном і політетрафторетиленом. При створенні композитів, що поєднують високі міцнісні і триботехнічні характеристики, доцільно поєднання модифікаторів різної дисперсності і полімер-олігомерні матриці, що забезпечує реалізацію принципу багаторівневого модифікування. Встановлено, що адгезія між вуглецевим волокном і політерафторетиленом може бути збільшена в результаті нанесення на поверхню вуглецевих волокон фторопластового покриття або модифікацією нанопорошками оксиду цирконію. Бінарна фторопластова матриця, нанесеного на поверхню вуглецевого волокна, може бути використана як ефективна основа для композиційних матеріалів. Проведені дослідження показали, що наповнення політетрафторетилену (ПТФЕ), коксом, вуглецевими волокнами (18–19,5 мас. %) і нанопорошками оксидів цирконію в кількості до 2 мас. % приводить до отримання матеріалів, що володіють високими механічними характеристиками і зносостійкістю. Показано, що наявність олігомерного компонента підвищує термодинамічну сумісність на межі розділу і сприяє пластифікуванню граничних шарів ПТФЕ. Матеріалам з покращеними фізико-механічними властивостями відповідає молекулярна структура з певною орієнтацією коксу і вуглецевого волокна в міжфазних ділянках

Біографії авторів

Aleksandr Dykha, Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Vladyslav Svidersky, Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Igor Danilenko, Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна НАН України пр. Науки, 46, м. Київ, Україна, 03680

Кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Відділ фізичного матеріалознавства

Viktor Bilichenko, Вінницький національний технічний університет Хмельницьке шосе, 95, м. Вінниця, Україна, 21021

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра автомобілі та транспортний менеджмент

Yuri Kukurudzyak, Вінницький національний технічний університет Хмельницьке шосе, 95, м. Вінниця, Україна, 21021

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобілі та транспортний менеджмент

Ludmila Kirichenko, Хмельницький національний університет вул. Інститутська, 11, м. Хмельницький, Україна, 29016

Науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Посилання

  1. Petrova, P. N., Okhlopkova, A. A., Fedorov, A. L. (2012). Development of polymer tribocomposites on the basis of polytetrafluoroethylene with an elevated wear resistance. Inorganic Materials: Applied Research, 3 (4), 329–333. doi: https://doi.org/10.1134/s2075113312040144
  2. Dykha, A. V., Kuzmenko, A. G. (2016). Distribution of friction tangential stresses in the Courtney-Pratt experiment under Bowden’s theory. Journal of Friction and Wear, 37 (4), 315–319. doi: https://doi.org/10.3103/s1068366616040061
  3. Berladir, K. V., Hovorun, T. P., Bilous, O. A., Baranova, S. V. (2018). The modeling of the composition and properties of functional materials based on polytetrafluoroethylene. Functional Materials, 25 (2), 342–347. doi: https://doi.org/10.15407/fm25.02.342
  4. Marchuk, V. Y., Kindrachuk, M. V., Mirnenko, V. I., Mnatsakanov, R. G., Kornіenko, A. O. (2019). Physical Interpretations of Internal Magnetic Field Influence on Processes in Tribocontact of Textured Dimple Surfaces. Journal of Nano- and Electronic Physics, 11 (5), 05013-1–05013-5. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.11(5).05013
  5. Marchuk, V., Kindrachuk, M., Kryzhanovskyi, A. (2014). System analysis of the properties of discrete and oriented structure surfaces. Aviation, 18 (4), 161–165. doi: https://doi.org/10.3846/16487788.2014.985474
  6. Baziuk, L. V., Sirenko, H. A. (2013). Thermophysical Properties of Metals and Polymer Compositions. Physics and Chemistry of Solid State, 14 (1), 21–27. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/PhKhTT_2013_14_1_4
  7. Dykha, A., Sorokatyi, R., Makovkin, O., Babak, O. (2017). Calculation-experimental modeling of wear of cylindrical sliding bearings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 51–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109638
  8. Sorokatyi, R., Chernets, M., Dykha, A., Mikosyanchyk, O. (2019). Phenomenological Model of Accumulation of Fatigue Tribological Damage in the Surface Layer of Materials. Mechanisms and Machine Science, 3761–3769. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-20131-9_371
  9. Sujuan, Y., Xingrong, Z. (2014). Tribological Properties of PTFE and PTFE Composites at Different Temperatures. Tribology Transactions, 57 (3), 382–386. doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2013.812759
  10. Tang, G., Chang, D., Wang, D., He, J., Mi, W., Zhang, J., Wang, W. (2012). Mechanical Property Improvement of Carbon Fiber-Reinforced PTFE Composites by PA6 Filler Dispersion. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 51 (4), 377–380. doi: https://doi.org/10.1080/03602559.2011.639831
  11. Yan, Y., Jia, Z., Yang, Y. (2011). Preparation and Mechanical Properties of PTFE/Nano-EG Composites Reinforced with Nanoparticles. Procedia Environmental Sciences, 10, 929–935. doi: https://doi.org/10.1016/j.proenv.2011.09.149
  12. Kaplun, P. V., Dykha, О. V., Gonchar, V. А. (2018). Contact Durability of 40Kh Steel in Different Media After Ion Nitriding and Nitroquenching. Materials Science, 53 (4), 468–474. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-018-0096-0
  13. Voropaev, V., Skaskevіch, A., Avdeychik, S., Eisymont, Y., Juldasheva, G. (2013). Technology of polytetrafluoroethylene-based nanocomposite materials: Structural and morphological aspect. Applied Technologies and Innovations, 9 (2), 59–68. doi: https://doi.org/10.15208/ati.2013.11
  14. Mashkov, Y. K., Kalistratova, L. F., Kropotin, O. V. (2018). The Development of Methods for Forming Effective Structural Phase States in Polytetrafuoroethylene-Based Polymer Composites. International Polymer Science and Technology, 45 (3), 87–90. doi: https://doi.org/10.1177/0307174x1804500302
  15. Svoderskiy, V. P., Konstantinova, Т. E., Glazunova, V. A., Kirichenko, L. M., Vodjanij, V. І., Zaharchuk, J. О. (2014). Investigation of mechanical and friction properties of polytetrafluoroeethylene carboplastics modified by nanopowder zirconium dioxide. Problems of Tribology, 2, 103–110. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Ptl_2014_2_18
  16. Berladir, K. V., Budnik, О. A., Dyadyura, K. A., Svidersky, V. A., Kravchenko, Y. O. (2016). Physicochemical principles of the technology of formation of polymer composite materials based on polytetrafluoroethylene - a review. High Temperature Material Processes An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes, 20 (2), 157–184. doi: https://doi.org/10.1615/hightempmatproc.2016017875
  17. Berladir, K., Sviderskiy, V. (2016). Designing and examining polytetrafluoroethylene composites for tribotechnical purposes with activated ingredients. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (84)), 14–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85095
  18. Gujrathi, S. M., Dhamande, L. S., Patare, P. M. (2013). Wear Studies on Polytetrafluroethylene (PTFE) Composites: Taguchi Approach. Bonfring International Journal of Industrial Engineering and Management Science, 3 (2), 47–51. doi: https://doi.org/10.9756/bijiems.4406
  19. Aulin, V., Hrynkiv, A., Lysenko, S., Dykha, A., Zamota, T., Dzyura, V. (2019). Exploring a possibility to control the stressed­strained state of cylinder liners in diesel engines by the tribotechnology of alignment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (99)), 6–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.171619
  20. Dykha, A., Marchenko, D., Artyukh, V., Zubiekhina-Khaiiat, O., Kurepin, V. (2018). Study and development of the technology for hardening rope blocks by reeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (92)), 22–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126196
  21. Kabat, O. S., Kharchenko, B. G., Derkach, O. D., Artemchuk, V. V., Babenko, V. G. (2019). Polymer composites based on fluoroplastic and method for the production there. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 3, 116–122. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-124-3-116-122
  22. Bastos-Arrieta, J., Muñoz, M., Ruiz, P., Muraviev, D. N. (2013). Morphological changes of gel-type functional polymers after intermatrix synthesis of polymer stabilized silver nanoparticles. Nanoscale Research Letters, 8 (1), 255. doi: https://doi.org/10.1186/1556-276x-8-255
  23. Buznik, V. M., Vopilov, Y. E., Ivanov, V. K., Sigachev, A. S., Polyakov, V. S., Smirnov, M. A. et. al. (2013). Structure of polytetrafluoroethylene powders obtained by photochemical polymerization of gaseous monomer. Inorganic Materials: Applied Research, 4 (2), 131–137. doi: https://doi.org/10.1134/s2075113313020044
  24. Aleksandr, D., & Dmitry, M. (2018). Prediction the wear of sliding bearings. International Journal of Engineering & Technology, 7 (2.23), 4. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.23.11872
  25. Dykha, A., Makovkin, O. (2019). Physical basis of contact mechanics of surfaces. Journal of Physics: Conference Series, 1172, 012003. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1172/1/012003
  26. Sujuan, Y., Quan, Y., Kunquan, L., Feng, T., Qing, F., Guibin, T., Xing, H. (2018). The Tribological and Sealing Properties of PFA Composites. International Journal of Polymer Science, 2018, 1–6. doi: https://doi.org/10.1155/2018/2302407
  27. Salavati-Niasari, M., Ghanbari, D. (2011). Polymeric Nanocomposite Materials. In book: Advances in Diverse Industrial Applications of Nanocomposites. Available at: https://www.researchgate.net/publication/221911330_Polymeric_Nanocomposite_Materials

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Dykha, A., Svidersky, V., Danilenko, I., Bilichenko, V., Kukurudzyak, Y., & Kirichenko, L. (2020). Розробка і дослідження наномодифікованих композиційних фторопластових матеріалів триботехнічного призначення. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(12 (107), 38–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214533

Номер

Том 5 № 12 (107) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Aleksandr Dykha, Vladyslav Svidersky, Igor Danilenko, Viktor Bilichenko, Yuri Kukurudzyak, Ludmila Kirichenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.