Synthetic aluminosilicates as modifiers for polytetrafluoroethylene

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently, there is an intensive growth in the use of polymer composite materials in all areas of industry, which is due to their unique properties—high strength, lightness, corrosion resistance. In connection with the development of new technologies, there is a need to create a new class of environmentally friendly materials that provide efficient and cost-effective use of raw materials. This paper considers synthetic nanostructured aluminosilicates with a given Si / Al ratio of 1; 3; 5 as modifiers of polytetrafluoroethylene. The phase, elemental composition and thermal behavior of the synthesized compounds are studied. It was found that the use of aluminosilicates contributes to an increase in tensile strength by 40% and relative elongation at break by 70% relative to the original polymer matrix. The introduction of aluminosilicate is accompanied by an increase in wear resistance by 521 times. Thus, a new class of modifiers for polymer composite materials has been synthesized.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. N. Danilova

North-Eastern Federal University named after. M.K. Ammosova

Author for correspondence.
Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Yakutsk

P. N. Tarasova

North-Eastern Federal University named after. M.K. Ammosova

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Yakutsk

S. B. Yarusova

Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok

Iu. V. Kapitonova

North-Eastern Federal University named after. M.K. Ammosova

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Yakutsk

A. M. Spiridonov

North-Eastern Federal University named after. M.K. Ammosova

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Yakutsk

P. S. Gordienko

Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. A. Okhlopkova

North-Eastern Federal University named after. M.K. Ammosova

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Yakutsk

E. K. Papynov

Far Eastern Federal University

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok

O. O. Shichalin

Far Eastern Federal University

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok

A. O. Lembikov

Far Eastern Federal University

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Rashid A.B., Haque M., Islam S.M. et al. // Heliyon. 2024. V. 10. P. 24692. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24692
  2. Khan F., Hossain N., Mim J.J. et al. // J. Eng. Res. 2024. P. 24692. https://doi.org/10.1016/j.jer.2024.02. 24692
  3. Parveez B., Kittur M.I., Badruddin I. et al. // Polymers. 2022. Т. 14. № 22. P. 5007. https://doi.org/10.3390/polym14225007
  4. Deshwal D., Belgamwar S.U., Bekinal S.I. et al. // Polym. Compos. 2024. V. 45. № 16. P. 14475. https://doi.org/10.1002/pc.28802
  5. Xu K., Yang Z., Sun W. et al. // Corros Sci. 2023. V. 218. P. 111141. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111141
  6. Лепов В.В., Охлопкова А.А. // ПРАС. 2024. Т. 28. № 4. P. 627.
  7. Khoddamzadeh A., Liu R., Wu X. et al. //Wear. 2009. V. 266. № 7-8. P. 646. https://doi.org/10.1016/j.wear.2008.08.007
  8. Chandran A.J., Rangappa S.M., Suyambulingam I. et al. // J. Vinyl Addit. Technol. 2024. V. 30. № 5. P. 1083. https://doi.org/10.1002/vnl.22106
  9. Spiridonov A.M., Sokolova M.D., Fedoseeva V.I. et al. // Mater. Today Chem. 2024. V. 20. P. 100441. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100441.
  10. Aderikha V.N., Shapovalov V.A. // J. Frict. and Wear. 2011. V. 32. P. 124. https://doi.org/10.3103/S1068366611020024
  11. Kumar B., Fellner J.P. // J. Power Sources. 2003. V. 123. № 2. P. 132. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00530-5
  12. Meng Y., Zhang B., Su J. et al. // Fibers and Polym. 2020. V. 21. P. 1126.
  13. Mukhtar N.Z.F., Borhan M.Z., Rusop M. et al. // Adv. Mater. Res. 2014. V. 832. P. 547. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.832.547
  14. Yu H., Zhu Y., Lu L. et al. // Int. J. Min. Sci. and Tech. 2023. Т. 33. № 6. С. 783.
  15. Wang X., Tong W., Li Y. et al. // Appl. Clay Sci. 2021. V. 215. P. 106330. https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106330
  16. Тарасова П.Н., Капитонова Ю.В., Лазарева Н.Н. и др. // ЮСНВ. 2024. Т. 57. № 5. С. 135.
  17. Нехлюдова Е.А., Иванов Н.П., Ярусова С.Б. и др.// Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 12. С. 1350. https://doi.org/10.31857/S0002337X23120072
  18. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Панасенко А.Е. и др. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 2. С. 278. https://doi.org/10.1134/S0044453719020341
  19. Yan Y., Jia Z., Yang Y. // Procedia Environ Sci. 2011. V. 10. P. 929. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2011.09.149
  20. Gordienko P.S., Yarusova S.B., Shabalin I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 9. P. 1393. https://doi.org/10.1134/S0036023622090042
  21. Kumar A., Chakrabarti A., Shekhawat M. S. et al. // JETIR. 2019. V. 6. № 2. P. 546.
  22. Dehghani, P., Soleimani F. // Adv. Ceram. Prog. 2021. V. 7. № 2. P. 16. https://doi.org/10.30501/acp.2021.286931.1060
  23. Shirvanimoghaddam K., Balaji K.V., Yadav R. et al. // Compos. Part B: Eng. 2021. V. 223. P. 109121. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109121
  24. Heidari M., Labousse M., Leibler L. 2024. https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.18093
  25. Xu J., Reiter G., Alamo R.G. // Cryst. 2021. V. 11. № 3. P. 304. https://doi.org/10.3390/cryst11030304
  26. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. и др. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003. 224 с.
  27. Слепцова С.А., Кириллина Ю.В., Лазарева Н.Н. и др. // Вестник СВФУ. 2015. Т. 50. № 6. С. 95.
  28. Игнатьева Л.Н., Бузник В.М. // Рос. хим. журн. 2008. Т. 52. № 3. С. 139.
  29. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Высшая школа, 1971. 237 с.
  30. Sleptsova S.A., Okhlopkova A.A., Kapitonova Iu.V. et al. // J. Frict. Wear. 2016. V. 37. № 2. P. 129. https://doi.org/10.3103/S106836661602015X.
  31. Kapitonova I.V., Tarasova P.N., Okhlopkova A.A. et al. // Tribology Online. 2023. V. 18. № 2. P. 10. https://doi.org/10.2474/trol.18.10

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Thermograms of synthesized aluminosilicates.

Download (163KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction patterns of sodium aluminosilicates after firing at 900°C.

Download (97KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Adsorption-desorption isotherms (a) and porosimetry (b) of sodium aluminosilicates after calcination.

Download (162KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of tensile strength (a), relative elongation at break (b), elastic modulus (c) and compressive stress at a relative deformation of 10% (d) on the filler content.

Download (336KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Micrographs of the supramolecular structure of PTFE (a) and composites containing 2 wt.% sodium aluminosilicates (scale ×150): b – Na2Al2Si2O8, c – Na2Al2Si6O16, d – Na2Al2Si10O24.

Download (625KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of wear rate (a) and friction coefficient (b) on filler content.

Download (193KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. IR spectra of samples with 2 wt.% filler content before (a) and after (b) friction.

Download (206KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Morphology of the friction surface of PTFE (a) and composites containing 2 wt.% sodium aluminosilicate with different Si/Al ratios: b – Na2Al2Si2O8, c – Na2Al2Si6O16, d – Na2Al2Si10O24.

Download (521KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».