Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) и лаборатории нанобиоинженерии (ЛНБИ) Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН в сотрудничестве с Томским политехническим университетом исследованы особенности формирования и закрепления трибоплёнки на поверхности скольжения антифрикционных композитов на основе полиимида (ПИ) и полиэфиримида (ПЭИ), а также на поверхности стального контртела.

Показано, что при горячем прессовании наночастицы ПТФЭ расплавлялись и коалесцировали, образуя пористые включения микронного размера. В матрице ПЭИ их размеры были намного больше (до 30 мкм) по сравнению с таковыми в матрице ПИ (до 6 мкм). Это явление фактически нивелировало их роль как эффективных равномерно распределённые нанонаполнителей, а содержание 5 вес. % не всегда было достаточным для образования трибопленки или значительного снижения значений интенсивности изнашивания. При использованной степени наполнения 10 вес. % роль антифрикционных микрочастиц MoS₂ и графита (Gr) была аналогичной, хотя введение микрочастиц MoS₂ более успешно решало проблему закрепления трибоплёнки, содержащей ПТФЭ, при точечном трибологическом контакте.

При линейном трибологическом контакте наблюдалась иная картина. Более высокая шероховатость стального контртела, а также большая площадь его поверхности скольжения при одинаковом содержании ПТФЭ в трехкомпонентных ПИ- и ПЭИ композитах не обеспечивали прочного закрепления стабильной трибопленки, содержащей ПТФЭ, ни на поверхности скольжения полимерного композита, ни на стальном контреле. Для композитов на основе ПЭИ невозможность экранировать стальное контртело от более реакционноспособной полимерной матрицы, особенно в условиях дефицита ПТФЭ, что сопровождалась многократным увеличением значений интенсивности изнашивания, которая была в несколько раз больше, чем у ненаполненного ПЭИ.

Работа выполнена к.т.н. Бусловичем Д.Г., д.т.н. Паниным С.В., к.т.н. Алексенко В.О. и к.ф.-м.н. Корниенко Л.А. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers (IF: 5.0 за 2021; Q1 в категории JCR: Polymer Science).

Источник: ИФПМ СО РАН.