Влияние ультразвуковых колебаний с наложенной низкочастотной модуляцией на механические, трибологические свойства и структуру многокомпонентного полимерного композита

Одной из задач полимерного материаловедения является изучение возможностей повышения комплекса упруго-прочностных характеристик и трибологических свойств полимерных композиционных материалов путем усовершенствования технологии изготовления. В данной работе рассмотрено воздействие ультразвуковых колебаний частотой 17 кГц с одновременно наложенной низкочастотной модуляцией частотой 100 Гц в процессе синтеза, на свойства и структуру многокомпонентного полимерного композиционного материала торговой марки КВН-3.

В результате проведенных исследований установлено, что влияние технологического режима прессования, заключающегося в совмещенном воздействии колебаний частотой 17 кГц и 100 Гц в процессе синтеза КВН-3, позволяет повысить комплекс упруго-механических характеристик: предел прочности при растяжении на 3 %, относительное удлинение на 6 %, модуль упругости на 10 %, твердость на 2 % по сравнению с промышленным способом изготовления, а также снизить интенсивность массового изнашивания на 68 % и коэффициент трения на 3 %.

Была рассмотрена структура полимерных композиционных материалов после разных технологических режимов прессования. Фибриллярная структура полимерной матрицы после технологического режима с воздействием ультразвуковых колебаний и низкочастотной модуляции становится более мелкой и равномерно распределенной.

1. КВН-3 (Композиционные антифрикционные материалы для узлов трения и механизмов): справочник. URL: https://cryontk.ru/services/spetsialnye-tekhnologii/ (дата обращения: 10.09.2023).

2. Колесников И. В. Межатомные взаимодействия на поверхностях металлополимерного трибосопряжения // Мир транспорта. 2015. Т. 13, № 1 (56). С. 16–27.

3. Рогов В. Е., Цыренова Г. Д., Черский И. Н. Трибосинтез фторида свинца при трении фторопластовых свинецсодержащих композиций и его влияние на их износостойкость // Трение и износ. 2009. Т. 30, № 4. С. 390–395.

4. Машков Ю. К., Кропотин О. В., Чемисенко О. В. Разработка и исследование полимерного нанокомпозита для металлополимерных узлов трения // Омский научный вестник. 2014. № 3 (133). С. 64–66. EDN: TKDJUD.

5. Кокосова А. С., Сокольская М. К., Виткалова И. А. [и др.]. Наполнители для модификации современных полимерных композиционных материалов // Фундаментальные исследования. 2017. № 10-3. С. 459–465.

6. Негров Д. А., Путинцев В. Ю. Усовершенствование технологии прессования изделий из политетрафторэтилена // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2021. № 14 (5). С. 564–571. DOI: 10.17516/1999494X-0333.

7. Григорьева Т. Ф., Ковалева С. А., Жорник В. И. [и др.]. Механохимический синтез полимерсодержащих композитов на основе нитрида бора // Химия в интересах устойчивого развития. 2019. Т. 27, № 3. С. 293–297. DOI: 10.15372/KhUR2019136.

8. Стручкова Т. С., Нюрова А. Г., Николаева А. Д. Исследование влияния терморасширенного графита на триботехнические характеристики политетрафторэтилена // Южно-Сибирский научный вестник. 2019. № 4-1 (28), С. 303–306.

9. Негров Д. А., Еремин Е. Н., Путинцев В. Ю., Мулюкова А. Р. Изменение механических свойств полимерного материла при воздействии ультразвуковых колебаний // Ученые Омска — региону: материалы I Регион. науч.-техн. конф., 28–29 декабря 2016 года. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. С. 81–84.

10. Негров Д. А., Путинцев В. Ю. Влияние низкочастотной модуляции на механические свойства и триботехнические характеристики полимерных композиционных материалов // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 140–145. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.018.

11. Соломко В. П. О явлении межструктурного наполнения и его влиянии на свойства полимера // Механика полимеров. 1976. № 1. С. 162–166.