ВЛИЯНИЕ СЕРПЕНТИНА И ШПИНЕЛИ МАГНИЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙ-СТВА ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

Abstract

В работе исследовали влияние гибридного наполнения (механоактивированного слоистого силиката – серпентина и наноразмерной синтетической шпинели магния) на физико-механические, триботехнические свойства и структуру политетрафторэтилена (ПТФЭ). Были определены деформационно-прочностные характеристики полимерных композитов (прочность при растяжении, относительное удлинение, модуль упругости) и триботехнические параметры (скорость массового изнашивания, коэффициент трения). Установлено, что физико-механические показатели композитов зависят от концентрации гибридного наполнителя. Показано, что оптимальной концентрацией гибридного наполнителя, приводящей к максимальному повышению износостойкости композита, при сохранении деформационно-прочностных показателей является малое наполнение: содержание серпентина (до 2 мас.%) и шпинели магния (до 0,5 мас.%). При этом зарегистрировано повышение относительного удлинения при разрыве до 23 % и сохранение значения прочности при растяжении и модуля упругости на уровне исходного полимера. Коэффициент трения составляет при этом ~0,24, скорость массового изнашивания снижается в 1100 раз относительно исходного полимера. Для объяснения подобного изменения свойств композита проведены исследования надмолекулярной структуры полимерных композиционных материалов в объеме материала и поверхностях трения методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Установлено, что ламелярная надмолекулярная структура ПТФЭ трансформируется в сферолитную при добавлении серпентина, размеры которых уменьшаются при дополнительном введении наноразмерной шпинели магния. При исследовании морфологии поверхностей трения композитов установлено, что частицы наполнителя локализуются на поверхности трения в процессе изнашивания с формированием вторичной структуры, локализующей сдвиговые деформации и предохраняющей материал от разрушения.