[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2403269C2 - Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method - Google Patents

Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method Download PDF

Info

Publication number
RU2403269C2
RU2403269C2 RU2008140835/05A RU2008140835A RU2403269C2 RU 2403269 C2 RU2403269 C2 RU 2403269C2 RU 2008140835/05 A RU2008140835/05 A RU 2008140835/05A RU 2008140835 A RU2008140835 A RU 2008140835A RU 2403269 C2 RU2403269 C2 RU 2403269C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
mechanical activation
mechanical
molecular weight
polymer
Prior art date
Application number
RU2008140835/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008140835A (en
Inventor
Виктор Анатольевич Герасин (RU)
Виктор Анатольевич Герасин
Евгений Михайлович Антипов (RU)
Евгений Михайлович Антипов
Сергей Дмитриевич Калошкин (RU)
Сергей Дмитриевич Калошкин
Виктор Викторович Чердынцев (RU)
Виктор Викторович Чердынцев
Константин Сергеевич Ергин (RU)
Константин Сергеевич Ергин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН)
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН), Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН)
Priority to RU2008140835/05A priority Critical patent/RU2403269C2/en
Publication of RU2008140835A publication Critical patent/RU2008140835A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2403269C2 publication Critical patent/RU2403269C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing composite nanomaterials for antifrictional purposes. The materials can be used in systems working under high deformation loads and in friction assemblies. The method involves mechanical activation of powder filler in form of sheet silicate in a ball mill in high-speed mode. Further, the powder filler is then mixed with powdered ultra-high molecular weight polyethylene for 10-60 minutes in a high-energy mill combined with mechanical activation.
EFFECT: obtained mixture is starting material from which articles with improved tribological characteristics, high mechanical strength and elasticity are moulded.
2 cl, 9 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области технологии получения полимерных нанокомпозитов и может быть использовано для получения материалов, используемых в изделиях, работающих при высоких деформирующих нагрузках, в узлах трения, обладающих пониженной горючестью.The invention relates to the field of technology for producing polymer nanocomposites and can be used to obtain materials used in products operating at high deforming loads, in friction units with reduced combustibility.

Известен композиционный материал и способ его получения, согласно которому получают смесь путем совместной механоактивации предварительно измельченного наполнителя и связующего (патент РФ №2160856, МПК F16C 33/14, опубл. 20.12.2000 г.).A composite material and a method for producing it are known, according to which a mixture is obtained by mechanically activating a pre-ground filler and a binder (RF patent No. 2160856, IPC F16C 33/14, publ. 20.12.2000).

В качестве порошкообразного наполнителя в известном способе применена композиция природных минералов на основе сложных кислородсодержащих соединений магния, кремния, железа, молибдена, серы.As a powdery filler in the known method, a composition of natural minerals based on complex oxygen-containing compounds of magnesium, silicon, iron, molybdenum, sulfur is used.

К недостаткам известного способа относится достаточно высокая сложность, трудоемкость, а также отсутствие возможности получения высоких физико-механических показателей таких, как упругости и механической прочности.The disadvantages of this method include a fairly high complexity, complexity, as well as the lack of the ability to obtain high physical and mechanical properties such as elasticity and mechanical strength.

В качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому известен способ получения композиционного материала путем смешения предварительно механоактивированного порошкообразного наполнителя - синтетической шпинели - со связующим - полиэтиленом, смешение наполнителя со связующим в высокооборотном смесителе, с окончательным формованием путем прессования и спеканием (патент РФ №2296139, МПК C08J 5/16, опубл. 27.03.2007 г.).As the closest in technical essence to the claimed method is known for producing a composite material by mixing pre-mechanically activated powder filler - synthetic spinel - with a binder - polyethylene, mixing the filler with a binder in a high-speed mixer, with the final molding by pressing and sintering (RF patent No. 2296139, IPC C08J 5/16, published March 27, 2007).

К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности получения высоких физико-механических показателей материалов таких, как упругость и механическая прочность, прочность на растяжение при одновременном обеспечении невысокой хрупкости.The disadvantages of the prototype include the inability to obtain high physical and mechanical properties of materials such as elasticity and mechanical strength, tensile strength while ensuring low fragility.

В данном изобретении предложен способ получения нанокомпозиционного полимерного материала антифрикционного назначения, характеризующегося износостойкостью, высокими прочностными показателями и модулем упругости, низкой хрупкостью.The present invention provides a method for producing a nanocomposite polymer material of antifriction purpose, characterized by wear resistance, high strength properties and elastic modulus, low brittleness.

Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в улучшении трибологических характеристик, повышении механической прочности готового материала, модуля упругости, сохранении высокой деформируемости.A new technical result achieved using the proposed method is to improve the tribological characteristics, increase the mechanical strength of the finished material, the elastic modulus, maintaining high deformability.

Новый технический результат обеспечиваются тем, что в способе получения полимерного нанокомпозиционного материала с антифрикционными свойствами, включающем механоактивацию порошкообразного наполнителя, смешение механоактивированного порошкообразного наполнителя и порошкообразного полимерного связующего - полиэтилена, и последующее формование массы прессованием, в качестве полиэтилена используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), в качестве наполнителя - слоистый силикат, его механоактивацию осуществляют в высокоскоростном смесителе, смешение - с совместной механоактивацией в высокоэнергетической мельнице в течение 10-60 мин, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:A new technical result is ensured by the fact that in the method for producing a polymer nanocomposite material with antifriction properties, including mechanically activating a powdered filler, mixing the mechanically activated powdered filler and a powdered polymer binder - polyethylene, and subsequent molding of the mass by compression, ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is used as polyethylene as a filler - layered silicate, its mechanical activation is carried out in high speed mixer, mixing - with joint mechanical activation in a high-energy mill for 10-60 minutes, with the following ratio of ingredients, wt.%:

Слоистый силикат - 1-70Laminated Silicate - 1-70

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен - остальное,Ultra-high molecular weight polyethylene - the rest,

а прессование - методом прямого гидравлического прессования.and pressing - by direct hydraulic pressing.

Изделия заданной формы формуют прессованием при температуре, которая обычно используется для изготовления изделий из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.Products of a given shape are molded by pressing at a temperature that is commonly used for the manufacture of products from ultra-high molecular weight polyethylene.

В качестве слоистого силиката могут использовать монтмориллонит, палыгорскит, гидрослюды, вермикулит, каолинит, тальк.Montmorillonite, palygorskite, hydromica, vermiculite, kaolinite, talc can be used as layered silicate.

Известен полимерный композиционный материал на основе полимерного связующего, порошкообразного наполнителя (патент РФ №2172751, МПК C08L 23/06, публ. 27.08.2001 г.).Known polymer composite material based on a polymeric binder, powder filler (RF patent No. 2172751, IPC C08L 23/06, publ. 08/27/2001).

К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности получения высоких физико-механических показателей таких, как упругости, механической прочности, прочности на растяжение и одновременно невысокой хрупкости.The disadvantages of the prototype include the lack of the ability to obtain high physical and mechanical properties such as elasticity, mechanical strength, tensile strength and at the same time low fragility.

Новый технический результат обеспечиваются тем, что в полимерный нанокомпозиционный материал содержит в качестве полимерного связующего порошкообразный сверхвысокомолекулярный полиэтилен, в качестве порошкообразного наполнителя - слоистые силикаты, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:A new technical result is ensured by the fact that the polymer nanocomposite material contains as a polymer binder a powdery ultra-high molecular weight polyethylene, as a powdery filler - layered silicates, in the following ratio of ingredients, wt.%:

слоистые силикаты - 1-70;layered silicates - 1-70;

порошкообразный сверхвысокомолекулярный полиэтилен - остальное,powdered ultra-high molecular weight polyethylene - the rest,

и получен описанным выше способом.and obtained as described above.

Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом. Слоистые силикаты предварительно подвергают интенсивной механоактивации в шаровых мельницах в режиме высокоскоростного вращения. В результате размола получают однородный высокодисперсный порошок. Точное определение размеров частиц порошка затруднено. Однако о них можно судить по данным рентгеноструктурного анализа. Если исходные слоистые силикаты имеют базальные рефлексы, характеризующие расстояние между силикатными пластинами, и небазальные, отражающие внутреннюю структуру силикатных пластин, то после размола порошки рентгеноаморфные - любые рефлексы отсутствуют (Фиг.1).The invention is illustrated as follows. Layered silicates are preliminarily subjected to intensive mechanical activation in ball mills in the high-speed rotation mode. As a result of grinding, a homogeneous fine powder is obtained. Accurate determination of the particle size of the powder is difficult. However, they can be judged by the data of x-ray analysis. If the initial layered silicates have basal reflexes characterizing the distance between the silicate plates, and non-basal ones reflecting the internal structure of the silicate plates, then after grinding the powders are X-ray amorphous - any reflexes are absent (Figure 1).

Это свидетельствует о разрушении как слоевой структуры, так и самих исходных силикатных пластин, толщина которых составляет всего 9,6 ангстрема. В результате разрушения силикатных пластин должна проходить механоактивация образующихся частиц - они могут содержать свободные валентности.This indicates the destruction of both the layer structure and the initial silicate plates themselves, the thickness of which is only 9.6 angstroms. As a result of the destruction of the silicate plates, the mechanical activation of the formed particles should take place — they may contain free valencies.

Для получения композиций «полимер/наполнитель порошкообразный» смесь СВМПЭ и предварительно механоактивированной глины обрабатывают в высокоэнергетической мельнице. Полученная смесь представляет собой исходный материал, из которого прессуют изделия.To obtain the polymer / filler powder compositions, a mixture of UHMWPE and pre-mechanically activated clay is processed in a high-energy mill. The resulting mixture is the starting material from which the product is pressed.

Полученные композиционные материалы могут использоваться в изделиях, работающих при высоких деформирующих нагрузках, в узлах трения, обладающих пониженной горючестью.The resulting composite materials can be used in products operating at high deforming loads, in friction units with reduced flammability.

К полимерной матрице в антифрикционных материалах предъявляются такие требования, как высокая (или достаточная) механическая прочность (30-35 МПа), стойкость к воздействию агрессивных сред, удовлетворительные трибологические характеристики, прежде всего антифрикционные свойства (коэффициент трения не выше 0,25), достаточная термостойкость и противоизносная стойкость (износ в относительных единицах не более 140).The requirements for the polymer matrix in antifriction materials are high (or sufficient) mechanical strength (30-35 MPa), resistance to aggressive media, satisfactory tribological characteristics, primarily antifriction properties (friction coefficient not higher than 0.25), sufficient heat resistance and antiwear resistance (wear in relative units no more than 140).

Наноструктурный наполнитель должен характеризоваться более высокой твердостью и прочностью, чем у материала матрицы, высокими или удовлетворительными антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью, удовлетворительной адгезией к материалу матрицы или реакционной связью с ней.The nanostructured filler should be characterized by higher hardness and strength than that of the matrix material, high or satisfactory antifriction properties, high thermal conductivity, satisfactory adhesion to the matrix material or reaction with it.

Экспериментально были исследованы составы полимерных нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с наполнителем, в качестве которого использовали слоистые силикаты, подвергнутые предварительной механоактивационной обработке. Режимы этой обработки выбраны исходя из требуемой дисперсности наполнителя. После чего следовал механохимический синтез порошковых композиционных смесей, в процессе которого в аппарате механохимического синтеза, представляющем собой планетарную шаровую мельницу МПФ-1 в ходе низкотемпературного процесса (при 20°С и времени обработки от 10 до 60 мин) обрабатываются порошки наполнителя и полимерной матрицы. Для приготовления порошковых композиционных смесей применен высокоэнергетический планетарный активатор. Таким образом, были подготовлены порошковые композиционные смеси полимерной матрицы и наполнителя с различным соотношением их массовых частей.The compositions of polymer nanocomposites based on ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with a filler, which were used as layered silicates, subjected to preliminary mechanical activation, were experimentally studied. The modes of this processing are selected based on the required dispersion of the filler. This was followed by the mechanochemical synthesis of powder composite mixtures, during which, in the mechanochemical synthesis apparatus, which is an MPF-1 planetary ball mill, during the low-temperature process (at 20 ° C and processing time from 10 to 60 min) the powders of the filler and the polymer matrix are processed. A high-energy planetary activator was used to prepare powder composite mixtures. Thus, powder composite mixtures of a polymer matrix and a filler with a different ratio of their mass parts were prepared.

При разработке полимерных нанокомпозитов важным фактором представляется прочность адгезионного контакта полимерной матрицы с армирующим наполнителем. От него зависят структурная прочность композита, механические и триботехнические характеристики. Межфазное сцепление создается силами адгезии между поверхностями компонентов композита.When developing polymer nanocomposites, an important factor is the strength of the adhesive contact of the polymer matrix with a reinforcing filler. The structural strength of the composite, mechanical and tribological characteristics depend on it. Interfacial adhesion is created by the adhesion forces between the surfaces of the composite components.

Управление адгезионной прочностью в исследуемых полимерматричных композитах осуществлялось за счет выбора режимов механохимической обработки.The adhesion strength in the studied polymer matrix composites was controlled by choosing the modes of mechanochemical processing.

Экспериментальные исследования полученных материалов показали высокую эффективность предлагаемого способа для получения составов полимерных нанокомпозитов в заявленных диапазонах значений компонентов. Результаты определения свойств материалов приведены в таблице 1.Experimental studies of the obtained materials showed the high efficiency of the proposed method for producing compositions of polymer nanocomposites in the claimed ranges of component values. The results of determining the properties of materials are given in table 1.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа для получения композиционного полимерного материала и собственно композиционного полимерного материала были достигнуты более высокие трибологические характеристики, показатели механической прочности готового материала, упругости, разрушающего напряжения при изгибе, чем в прототипе.Thus, when using the proposed method to obtain a composite polymer material and the actual composite polymer material, higher tribological characteristics, indicators of the mechanical strength of the finished material, elasticity, and breaking stress during bending were achieved than in the prototype.

Возможность промышленной применимости предлагаемого способа и композиционного полимерного материала подтверждаются следующими примерами реализации.The possibility of industrial applicability of the proposed method and composite polymer material are confirmed by the following implementation examples.

Пример. Для исследования механических и триботехнических характеристик в лабораторных условиях горячим прессованием порошковых композиционных смесей были изготовлены экспериментальные образцы. Полученные образцы были подвергнуты испытаниям.Example. To study the mechanical and tribotechnical characteristics in laboratory conditions, experimental samples were made by hot pressing of powder composite mixtures. The resulting samples were tested.

Методика испытанийTest procedure

Исследования износостойкости и коэффициента трения скольжения по схеме «стержень-диск» проводят на приборе Tribometer, CSM Instr. (Швейцария). В качестве контртела используют стальной полированный шарик из стали 100Cгб (аналог стали ШХ15, твердость 1550 HV, модуль Юнга 220 ГПа, плотность 3,0-3,2 г/см3).Studies of wear resistance and coefficient of sliding friction according to the “rod-disk” scheme are carried out on a Tribometer, CSM Instr. (Switzerland). As a counterbody, a polished steel ball made of 100Cgb steel is used (analogue of ShKh15 steel, hardness 1550 HV, Young's modulus 220 GPa, density 3.0-3.2 g / cm 3 ).

Условия испытанияTest conditions

- контртело - полированный шарик диаметром 3 мм;- counterbody - polished ball with a diameter of 3 mm;

- материал контртела: сталь 100Cгб (аналог ШХ15);- counterbody material: 100Cgb steel (analogue ШХ15);

- нормальная нагрузка - 1Н;- normal load - 1N;

- радиус кольца износа - 9-11 мм;- the radius of the wear ring is 9-11 mm;

- линейная скорость - 20 см/с;- linear speed - 20 cm / s;

- заданная длительность испытания - 5000 оборотов.- the specified test duration is 5000 revolutions.

Диаметр пятна износа контртела - неподвижного шарика и ширину бороздки износа на вращаемом образце определяли после испытания при визуальном наблюдении на микроскопе МБС -10 и AXIOVERT CA25 (Karl Zeiss, Германия). Глубину бороздки износа определяли на оптическом профилометре WYKO NT 1100, VEECO, США. Измерения глубины и ширины бороздок проводили в 4-6 диаметрально и ортогонально противоположных областях и усредняли.The diameter of the wear spot of the counterbody — the stationary ball and the width of the wear groove on the rotating sample were determined after testing under visual observation with an MBS-10 and AXIOVERT CA25 microscope (Karl Zeiss, Germany). Depth of the groove of wear was determined on an optical profilometer WYKO NT 1100, VEECO, USA. Measurements of the depth and width of the grooves were carried out in 4-6 diametrically and orthogonally opposite areas and averaged.

Результаты испытаний были обработаны с помощью компьютерной программы InstrtumX for Tribometer, CSM Instr. Для сравнения в таких же условиях были изготовлены нанокомпозиты с бронзовой пудрой. Зависимость коэффициента трения от содержания наполнителя приведена на Фиг.3. Зависимость имеет вид кривой с минимумом при содержании монтмориллонита 30 мас.%. Зависимость износа от содержания наполнителя, как это видно из Фиг.4, также имеет вид кривой с минимумом, причем достаточно невысокий (в два раза ниже, чем у матричного материала) износ наблюдается для образцов с содержанием наполнителя 10-50 мас.%. При более высоких значениях наполнения износ резко увеличивается. Максимальное пятно износа получено при испытании ненаполненного образца. С ростом концентрации наполнителя противоизносная стойкость полимерматричных композитов повышается (табл.1). Наиболее равномерный режим трения (см. Фиг.5) наблюдается для композита, содержащего 30 мас.%, который, вероятно, является оптимальным для использования в качестве антифрикционного материала.Test results were processed using the InstrtumX for Tribometer computer program, CSM Instr. For comparison, nanocomposites with bronze powder were made under the same conditions. The dependence of the coefficient of friction on the filler content is shown in Fig.3. The dependence has the form of a curve with a minimum at a content of montmorillonite of 30 wt.%. The dependence of wear on the content of the filler, as can be seen from Figure 4, also has a curve with a minimum, and rather low (two times lower than that of the matrix material) wear is observed for samples with a filler content of 10-50 wt.%. At higher fill values, wear increases dramatically. The maximum wear spot was obtained when testing an unfilled sample. With an increase in the filler concentration, the antiwear resistance of polymer matrix composites increases (Table 1). The most uniform friction mode (see Figure 5) is observed for a composite containing 30 wt.%, Which is probably optimal for use as an antifriction material.

Таблица 1Table 1 Значения износа образца и контртелаSample and counterbody wear values ТестTest КонтртелоCounterbody ОбразецSample Коэффициент трения (к.т.)Coefficient of friction (r.p.) Износ шарика, ×10-6мм3/НмBall wear × 10 -6 mm 3 / Nm Максималь-ная глубина / ширина бороздки износа, мкмThe maximum depth / width of the groove of wear, microns Износ образ-ца ×10-6мм3/НмWear of the sample × 10 -6 mm 3 / Nm Нача-льныйElementary Макс.Max. КонечныйFinite СВМПЭ до механообработкиUHMWPE before machining "" 3/3003/300 120120 0,150.15 0,220.22 0,170.17 СВМПЭ после механообработкиUHMWPE after machining ~~ 3,2/3203.2 / 320 135135 0,170.17 0,240.24 0,150.15 СВМПЭ-Глина(10 мас.%)UHMWPE-Clay (10 wt.%) -- 2/2502/250 7070 0,150.15 0,170.17 0,140.14 СВМПЭ-Глина (20 мас.%)UHMWPE-Clay (20 wt.%) -- 2,2/2402.2 / 240 7878 0,130.13 0,250.25 0,150.15 СВМПЭ-Глина (30 мас.%)UHMWPE-Clay (30 wt.%) -- 1,6/3001.6 / 300 7070 0,120.12 0,170.17 0,130.13 СВМПЭ-Глина (50 мас.%)UHMWPE-Clay (50 wt.%) -- 2/2202/220 5959 0,050.05 0,170.17 0,170.17 СВМПЭ-Глина(90 мас.%).UHMWPE-Clay (90 wt.%). -- 5/2605/260 190190 0,120.12 0,240.24 0,210.21 СВМПЭ-Бронзовая Пудра (30 мас.%)UHMWPE-Bronze Powder (30 wt.%) ~~ 2.5/2502.5 / 250 7575 0.250.25 0,250.25 0.160.16 СВМПЭ-Бронзовая Пудра (60 мас.%)UHMWPE-Bronze Powder (60 wt.%) ** 4/2204/220 122122 0.230.23 0.260.26 0.160.16

Исследования механических свойств ПМК с различной концентрацией наполнителя проводят по стандартным методикам. В ходе механических испытаний на растяжение определяют следующие характеристики: модуль упругости Ер, предел прочности σP, и относительное удлинение εр, предел текучести σT. Результаты исследования механических характеристик ПМК представлены в таблице 2 и на фиг.6-9. Для этой серии испытаний порошковые композиционные смеси получены в шаровом планетарном активаторе.Studies of the mechanical properties of PMC with different concentrations of filler are carried out according to standard methods. The following characteristics are determined during mechanical tensile tests: elastic modulus E p , tensile strength σ P , and elongation ε p , yield strength σ T. The results of the study of the mechanical characteristics of the PMC are presented in table 2 and Fig.6-9. For this series of tests, powder composite mixtures were prepared in a globular planetary activator.

Как следует из фиг.6-9, с ростом концентрации слоистого силиката до 70 мас.% характеристики Ер и σT возрастают соответственно в 4,0 и 1,5 раза, σP уменьшается в 0,8 раз (в сравнении с образцом механообработанного СВМПЭ) и в 4,3, 1,5 и 0,7 раз соответственно, по сравнении с образцом исходного СВМПЭ. Пластичность композитов снижается в 2 раза (практически пропорционально концентрации наполнителя) до 60 мас.% глины, сохраняясь при этом на достаточно высоком уровне (270%) (фиг.7).As follows from Fig.6-9, with an increase in the concentration of layered silicate to 70 wt.% The characteristics of E p and σ T increase by 4.0 and 1.5 times, respectively, σ P decreases by 0.8 times (in comparison with the sample machined UHMWPE) and 4.3, 1.5 and 0.7 times, respectively, compared with the sample of the original UHMWPE. The ductility of the composites is reduced by 2 times (almost in proportion to the concentration of the filler) to 60 wt.% Clay, while maintaining at a fairly high level (270%) (Fig.7).

Таблица 2table 2 Механические характеристики нанокомпозитовMechanical characteristics of nanocomposites ОбразецSample Модуль Е, МПаModule E, MPa Предел текучести σT, МПаYield strength σ T , MPa Прочность σP, МПаStrength σ P , MPa Относи-тельное удлине-ние εP, %Relative elongation ε P ,% Подго-товка СВМПЭUHMWPE preparation Содержание слоистого силиката (глины), мас.%The content of layered silicate (clay), wt.% до механоактивацииprior to mechanical activation 00 270±35270 ± 35 17,4±0,517.4 ± 0.5 35,9±2,135.9 ± 2.1 520±20520 ± 20 после механоактивацииafter mechanical activation 00 285±20285 ± 20 17,2±0,617.2 ± 0.6 33,3±4,033.3 ± 4.0 555±50555 ± 50 33 450±35450 ± 35 18,5±0,418.5 ± 0.4 28,6±5,328.6 ± 5.3 580±60580 ± 60 1010 460±20460 ± 20 18,8±0,318.8 ± 0.3 30,4±4,730.4 ± 4.7 490±70490 ± 70 20twenty 505±60505 ± 60 20±0,420 ± 0.4 28,0±3,928.0 ± 3.9 480±40480 ± 40 30thirty 610±60610 ± 60 21,5±0,521.5 ± 0.5 34,0±4,034.0 ± 4.0 500±35500 ± 35 4040 770±65770 ± 65 21,7±1,121.7 ± 1.1 28,5±4,128.5 ± 4.1 410±б0410 ± b0 50fifty 855±50855 ± 50 22,2±0,722.2 ± 0.7 23,4±3,023.4 ± 3.0 320±90320 ± 90 6060 1140±901140 ± 90 25,5±0,725.5 ± 0.7 23,5±2,023.5 ± 2.0 270±130270 ± 130 7070 1160±1301160 ± 130 25,б±2,925, b ± 2.9 25,6±2,925.6 ± 2.9 6±26 ± 2

В качестве исходных материалов использовали порошок СВМПЭ GUR производства Ticona Gmbh (ФРГ). Молекулярная масса СВМПЭ составляла 3-6·106, температура начала плавления составляла 152°С, слоистый силикат Na+ - монтмориллилонит, из Таганского месторождения (Казахстан). Образцы сравнения готовили с бронзовым порошком марки БПК по ТУ 8-08-09-7-85. Содержание Сu в порошковой бронзе составляло 82,8 мас.%, содержание Sn - 16,5 мас.%, содержание Fe - 0,39 мас.%, и содержание лубриканта составляло около 0,3 мас.%.As starting materials, UHMWPE GUR powder manufactured by Ticona Gmbh (Germany) was used. The molecular weight of UHMWPE was 3-6 · 10 6 , the temperature of the onset of melting was 152 ° С, the layered silicate Na + - montmorillillite, from the Taganskoye deposit (Kazakhstan). Comparison samples were prepared with bronze powder of the BOD brand according to TU 8-08-09-7-85. The Cu content in powder bronze was 82.8 wt.%, Sn content was 16.5 wt.%, Fe content was 0.39 wt.%, And the lubricant content was about 0.3 wt.%.

Приготовление композиционного материала осуществляли совместной механоактивацией порошков СВМПЭ и слоистым силикатом или бронзы с использованием планетарной шаровой мельницы МПФ-1.Composite material was prepared by joint mechanical activation of UHMWPE powders and layered silicate or bronze using the MPF-1 planetary ball mill.

Экспериментальные исследования показали, что в предлагаемом способе и полученном с использованием его композиционном наноматериале обеспечены высокие трибологические характеристики, показатели механической прочности готового материала и упругости.Experimental studies have shown that in the proposed method and obtained using its composite nanomaterial, high tribological characteristics, indicators of the mechanical strength of the finished material and elasticity are provided.

Claims (2)

1. Способ изготовления полимерного нанокомпозиционного материала с антифрикционными свойствами, включающий механоактивацию порошкообразного наполнителя, смешение механоактивированного порошкообразного наполнителя и порошкообразного полимерного связующего - полиэтилена и последующее формование массы прессованием, отличающийся тем, что в качестве полиэтилена используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен, в качестве наполнителя - слоистый силикат, его механоактивацию осуществляют в шаровой мельнице в высокоскоростном режиме, смешение - с совместной механоактивацией в высокоэнергетической мельнице в течение 10-60 мин при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
слоистый силикат 1-70 сверхвысокомолекулярный полиэтилен остальное.
1. A method of manufacturing a polymer nanocomposite material with antifriction properties, comprising mechanically activating a powdered filler, mixing the mechanically activated powdered filler and a powdered polymer binder - polyethylene and then molding the mass by compression, characterized in that ultra-high molecular weight polyethylene is used as the polyethylene, layered silicate is used as the filler, its mechanical activation is carried out in a ball mill in high speed, ix - together with mechanical activation in a high energy mill for 10-60 minutes, with the following ratio of ingredients, wt.%:
layered silicate 1-70 ultra high molecular weight polyethylene rest.
2. Полимерный нанокомпозиционный материал с антифрикционными свойствами, полученный способом по п.1. 2. Polymer nanocomposite material with antifriction properties obtained by the method according to claim 1.
RU2008140835/05A 2008-10-15 2008-10-15 Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method RU2403269C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140835/05A RU2403269C2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140835/05A RU2403269C2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008140835A RU2008140835A (en) 2010-04-20
RU2403269C2 true RU2403269C2 (en) 2010-11-10

Family

ID=44026206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140835/05A RU2403269C2 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2403269C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500697C1 (en) * 2012-06-27 2013-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (НИТУ "МИСиС") Method of producing polymer-based, carbon fibre-reinforced composite materials
RU2542257C2 (en) * 2012-06-29 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИСиС" (НИТУ "МИСИС") Method of obtaining ultradisperse montmorillonite powder
RU2714646C2 (en) * 2018-04-25 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью "Ферос" (ООО "Ферос") Rubber mixture production method
RU2742766C2 (en) * 2019-05-13 2021-02-10 Геннадий Гильфанович Галимов Method for producing structural material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476461C1 (en) * 2011-06-24 2013-02-27 Геннадий Егорович Селютин Material for lining plates

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500697C1 (en) * 2012-06-27 2013-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (НИТУ "МИСиС") Method of producing polymer-based, carbon fibre-reinforced composite materials
RU2542257C2 (en) * 2012-06-29 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИСиС" (НИТУ "МИСИС") Method of obtaining ultradisperse montmorillonite powder
RU2714646C2 (en) * 2018-04-25 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью "Ферос" (ООО "Ферос") Rubber mixture production method
RU2742766C2 (en) * 2019-05-13 2021-02-10 Геннадий Гильфанович Галимов Method for producing structural material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008140835A (en) 2010-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ayatollahi et al. Tribological and mechanical properties of low content nanodiamond/epoxy nanocomposites
Othman et al. Effect of compatibilisers on mechanical and thermal properties of bentonite filled polypropylene composites
RU2403269C2 (en) Method of producing polymeric nanocomposite material and material produced using said method
Campo et al. Effect of type, percentage and dispersion method of multi-walled carbon nanotubes on tribological properties of epoxy composites
Vishal et al. Mechanical and wear characteristics investigation on 3D printed silicon filled poly (lactic acid) biopolymer composite fabricated by fused deposition modeling
CA2417158A1 (en) A method of producing a composite body by coalescence and the composite body produced
Zhang et al. Core–shell nanospheres to achieve ultralow friction polymer nanocomposites with superior mechanical properties
Ibrahim et al. An investigation into the tribological properties of wood flour reinforced polypropylene composites
Ponnuruthiyil Shaji et al. Mechanical, wear, and dielectric behavior of TiO2 reinforced high‐density polyethylene composites
Mohanty Investigation of physical, flexural, and dynamic mechanical properties of alumina and graphene nanoplatelets filled epoxy nanocomposites.
Shahemi et al. The relations between wear behavior and basic material properties of graphene‐based materials reinforced ultrahigh molecular weight polyethylene
Kesavulu et al. Tribological investigation of alumina/graphene nanoplatelets reinforced epoxy nanocomposites
JP6621956B2 (en) Cellulose-containing resin gear
López-Manchado et al. Comparative study of the effects of different fibers on the processing and properties of polypropylene matrix composites
Pashaei et al. Sliding wear behaviour of walnut shell powder filled vinyl Ester/WSP green composites
Panin et al. Mechanical and Tribological Characteristics of Nano-and Microcomposites with UHMWPE–PTFE polymer–polymer matrix
RU2675520C1 (en) Polymer material of tribotechnical purpose on the basis of polytetrafluoethylene
Badran et al. Hardness and Tribological Properties of PMMA Composite Reinforced by Hybrid Graphene and TiO2 Nanoparticles Used in Dental Applications
RU2432370C2 (en) Polymer nanocomposite material
RU2269550C2 (en) Composition for preparing composite sealing material
RU2816004C1 (en) Composite material based on ultrahigh molecular weight polyethylene modified with plasticizer
Alrawie et al. Natural Hybrid Reinforcement Effect on Mechanical Properties of UPE Composite
RU2827168C1 (en) Polymer composition for tribotechnical purpose based on ultrahigh molecular weight polyethylene and complex filler
Palma-Ramírez et al. Effect of CePO 4 nanostructures in transparent PMMA/castor-oil based PU IPNs on thermal stability, optical and mechanical properties
Markova et al. Influence of the Methods of the Component Activation of Polymer Composites Based on Polytetrafluoroethylene and Carbon Fiber on the Operational Properties

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191016