КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-73-00136

НазваниеРазработка высокопрочных и высокомодульных композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с повышенной износостойкостью

Руководитель Дайюб Тарек, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые слова СВМПЭ, ленты, высокоориентированные материалы, молекулярная масса, ориентация, кавитация, модуль упругости, прочность, полиэтиленовый воск, графеновые нанопластинки, надмолекулярная структура, коэффициент трения, износостойкость, склеивание, адгезионное взаимодействие, бензофенон, целлюлоза

Код ГРНТИ31.25.15

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Создание высокопрочных материалов путем ориентационной вытяжки полимеров является актуальной темой, поскольку при хорошем понимании механизмов ориентационного упрочнения материалов из крупнотоннажных доступных и дешевых марок СВМПЭ, позволяющих достигать высоких механических и трибологических свойств, а также минимизировать эффект кавитации, возможно добиться значительного повышения эксплуатационных характеристик изделий. Поскольку изотропный СВМПЭ, благодаря своим уникальным особенностям (высокие удельные механические свойства, высокая износостойкость и абразивостойкость, низкий коэффициент трения, высокая ударостойкость), имеет широкое применение в качестве высокопрочных материалов и композиционных материалов трибологического назначения, улучшение механических и трибологических свойств наполненных СВМПЭ–композитов в результате процесса ориентационного упрочнения, представляют большой интерес для исследователей. Применение высокопрочных ориентированных лент СВМПЭ вместо изотропного горячепрессованного СВМПЭ могло бы значительно повысить эксплуатационные характеристики и срок службы различных антифрикционных поверхностей скольжения для таких изделий, как подшипники скольжения, ролики и различные направляющие. По сравнению с композициями политетрафторэтилена (фоторопласт), коэффициент трения изотропного СВМПЭ сравним с коэффициентом трения фоторопласта, но, при этом, СВМПЭ обладает лучшей износостойкостью, чем композиты на основе фоторопласта. Однако достижение высоких степеней ориентации макромолекул в крупнотоннажных марках СВМПЭ связано с рядом технологических трудностей, в связи с имеющейся в полимере высокой плотностью макромолекулярных зацеплений, и, как следствие, низкого индекса текучести расплава. Т.е. в процессе ориентирования в СВМПЭ зачастую происходит перенапряжение отдельных макромолекул и их разрушение, что не позволяет достичь предельных степеней ориентирования материала. Кроме того, одной из основных проблем, препятствующих процессу термоориентационного вытягивания СВМПЭ, является появление пор в высокоориентированной структуре, которые ухудшают механические свойства – так называемый "эффект кавитации". С другой стороны, к сожалению, основным методом, который используется при изготовлении пары трения "полимер-металл" для соединения СВМПЭ с металлами, является термопрессование, которое приводит к потере уникальных свойств высокоориентированных лент СВМПЭ из-за приложения высоких температур и давлений, в результате чего происходит релаксация орентированной структуры полимера. Поэтому лучшим решением для фиксации ориентированных лент СВМПЭ на металлах с сохранением их уникальных механических и трибологических свойств является их склеивание с использованием клея. Склеивание СВМПЭ друг с другом или с металлическими материалами считается очень сложной задачей, поскольку отсутствие полярных групп в СВМПЭ делает склеиваемые поверхности инертными. Поэтому, для изготовления антифрикционных поверхностей скольжения на основе ориентированных лент СВМПЭ, необходимо разработать методику предварительной обработки склеиваемых поверхностей. Основным механизмом модификации поверхности является увеличение шероховатости и окисление с использованием метода химического травления; это приводит к увеличению смачиваемости и улучшению адгезионных свойств, по сравнению с немодифицированным СВМПЭ. В проекте предлагается использовать крупнотоннажный дешевый СВМПЭ марки GUR 4120 не обладающий волокнообразующими свойствами. Для модифицирования структуры СВМПЭ GUR 4120 и придания полимеру волокнообразующих свойств будут использованы полиэтиленовый воск и углеродные наполнители. Полиэтиленовый воск в СВМПЭ выступает в качестве межмолекулярной смазки, что увеличивает подвижность макромолекул СВМПЭ. Углеродные наполнители уже хорошо зарекомендовали себя в качестве армирующего компонента и антифрикционной добавки для полимеров. Добавление графеновых нанопластин (ГНП) в СВМПЭ может приводить к гетерогенной кристаллизации и формированию надмолекулярной структуры с новыми свойствами. В проекте будут разработан продукт в виде высокопрочной клеящейся ленты на основе СВМПЭ, которая обладает низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и высокой прочностью, что делает ее перспективным материалом для создания подшипников скольжения, различных направляющих и т.д. Предлагаемые исследования обладают уникальностью и представляют несомненный научный и практический интерес, следовательно, обладают большим потенциалом для обнародования их в высокорейтинговых рецензируемых международных журналах.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---