Разработка композиционных материалов на основе ПТФЭ и бентонита

В настоящей главе изложены результаты исследования триботехнических характеристик композитов на основе ПТФЭ и бентонита, обработанных СВЧ излучением.

Исследование триботехнических характеристик ПКМ

Особенности химического строения макромолекул и надмолекулярной структуры ПТФЭ в совокупности с физико-механическими свойствами определяют его уникальные триботехнические свойства. ПТФЭ обладает самым низким коэффициентом трения в условиях трения без смазочного материала по сравнению с другими полимерами. Это объясняется тем, что вследствие особого строения молекул ПТФЭ имеет одну из самых низких поверхностную энергию для всех известных твердых тел. Низкий уровень поверхностной энергии и межмолекулярного взаимодействия определяет многие свойства полимеров и, в первую очередь, низкие уровни поверхностного натяжения и смачиваемости, адгезионную способность и, как следствие, хорошие антифрикционные свойства [22].

Результаты исследования массового износа? m, скорости массового изнашивания I, коэффициента трения композиций на основе ПТФЭ и бентонита в завис имости от процентного содержания наполнителя приведены в табл. 4 и на рис. 6.

Таблица 4. Триботехнические характеристики ПТФЭ наполненного бентонитом, обработанного в поле СВЧ до прессования.

Примечание: мощность — 360 Вт, время обрабтки — 1 мин.

Таблица 5. Триботехнические характеристики ПТФЭ наполненного бентонитом обработанного в поле СВЧ после прессования.

Примечание: мощность — 600 Вт, время обработки — 3 мин.

Рис. 8. Зависимость скорости массового изнашивания композитов от содержания наполнителя

Анализ результатов исследований триботехнических характеристик показывает улучшение триботехнических характеристик ПКМ с увеличением содержания бентонита.

Так, у композита, содержащего 2 мас.% бентонита, обработанного СВЧ излучением мощностью 360 Вт в течение 1 мин, износостойкость повышается в 120 раз по сравнению исходным полимером, а по сравнению с композитом, обработанным СВЧ излучением мощностью 600 Вт в течение 3 мин — повысилась в 2 раза. Максимальное повышение износостойкости до 170 раз наблюдается у композита, содержашего 5 мас.% бентонита, обработанного СВЧ излучением мощностью 600 Вт в течение 3 мин. Это можно объяснить тем, что в процессе трения в результате трибохимических реакций активные частицы наполнителя локализуются на поверхности трения и образуют высокоориентированный слой, отличающийся высокой степенью упорядоченности. Такой слой выполняет роль защитного экрана, предохраняющего материал от изнашивания.

При сравнении табл. 4 и табл. 5 видно, что показатели сильно не отличаются, но большинство триботехнических показателей композитов, обработанных в поле СВЧ излучения при мощности 600 Вт и 3 мин показывают более высокую износостойкость. Возможно при увеличении мощности источника излучения эффект влияния обработки повышает триботехнические характеристики полученных композитов. Отсюда следует предположить, что продолжительность обработки в поле СВЧ излучения не может быть меньше 2−3 минут, так как при меньшей продолжительности не достигается равномерный прогрев материала. Дальнейшее увеличение мощности источника более 600 Вт возможно вызывает преждевременное отверждение композита.