Effect of volumetric modification with nanosized zirconium dioxide particles on structure and mechanical properties of composite material based on polytetrafluoroethylene

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The article demonstrates the influence of the concentration of nanosized particles of zirconium dioxide ZrO2 applied as a bulk modifier-filler on the structure and strength characteristics of polytetrafluoroethylene-based composite. samples with concentrations of 0 %, 4 %, 8 % and 26 % of ZrO2 nanosized zirconium dioxide particles were obtained by the sintering method in a mould in conditions of volumetric limitation of thermal expansion. The authors analyzed the structural-chemical state and elemental composition of the samples by X-ray photoelectron spectroscopy using Surface Science Center (Riber) and scanning electron microscopy with application of energy-dispersive analysis. Moreover, the hardness was determined on a Shore type A TWR-AM (durometer) with an analogue indicator. Wear tests were carried out on the UMT-2168 universal friction machine by the mode without lubricating fluid at the 5 N constant load, peripheral speed with the 0,32 m/s abrasive sheet. The results of the conducted research were confirmed under full-scale test conditions. As a result, the authors present recommendations on the percentage composition of nanosize filler in polytetrafluoroethylene for seals in friction units.

Sobre autores

Aleksandr Gulkin

National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan

Autor responsável pela correspondência
Email: onv@omgtu.ru

Candidate of Physics and Mathematics Sciences

Cazaquistão, Kurchatov, Beibit atom Ave., 2B, 180010

Andrey Teploukhov

Omsk State Technical University

Email: a.a.lektor@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-5649-2871
Código SPIN: 6836-1254

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Physics Department

Rússia, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Natalya Semenyuk

Omsk State Technical University

Email: onv@omgtu.ru
ORCID ID: 0000-0003-0103-7684
Código SPIN: 4143-3715

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Physics Department

Rússia, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Aleksey Sazankov

V. A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus

Email: onv@omgtu.ru

Researcher

Belarus, Gomel, Kirova Ave., 32A, 246050

Anastasiya Kartashova

Omsk State Technical University

Email: onv@omgtu.ru

Graduate Student of Mechanical Engineering Technology Department

Rússia, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Dmitriy Skakun

Omsk State Technical University

Email: onv@omgtu.ru
ORCID ID: 0009-0008-9768-6227
Código SPIN: 3992-7339

Graduate Student of Mechanical Engineering Technology Department

Rússia, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Bibliografia

  1. Bartenev G. M., Zelenev Yu. V. Fizika i mekhanika polimerov [Polymer physics and mechanics]. Moscow, 1983. 391 p. (In Russ.).
  2. Negrov D. A., Putintsev V. A., Glotov A. I. Vliyaniye usovershenstvovannoy tekhnologii pressovaniya na strukturoobrazovaniye politetraftoretilena [Impact of improved technologypressing on structure formation polytetrafluoroethylene] // Polzunovskiy vestnik. Polzunovskiy Vestnik. 2024. No. 1. P. 240–244. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.031. EDN: JCAATM. (In Russ.).
  3. Panin S. V., Kornienko L. А., Alexenko V. O. Influence of Nanoand Microfillers on the Mechanical and Tribotechnical Properties of «UHMWPE-PTFE» Composites // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 712. P. 161–165. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.712.161' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.712.161. EDN: XFMLKD. (In Engl.).
  4. Smelov A. V. Mekhanicheskiye svoystva i tribologicheskiye vozmozhnosti modifitsirovannogo politetraftoretilena [Mechanical properties and tribological possibilities of modified polytetrafluoroethylene] // Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. Modern Problems of Science and Education. 2012. No. 6. P. 73–81. EDN: RPIHLN. (In Russ.).
  5. Okhlopkova A. A. Fiziko-khimicheskiye printsipy sozdaniya tribotekhnicheskikh materialov na osnove politetraftoretilena i ul’tradispersnykh keramik [Physico-chemical principles of creating tribotechnical materials based on polytetrafluoroethylene and ultradisperse ceramics]. Yakutsk, 2000. 295 p. (In Russ.).
  6. Isakova T. A., Petrova P. N., Markova M. A. Issledovaniye polimernykh kompozitsionnykh materialov na osnove mekhanoaktivirovannogo politetraftoretilena [Investigation of polymer composite materials based on mechanically activated polytetrafluoroethylene] // Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Tekhnika i tekhnologii. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2023. Vol. 16, no. 8. P. 967–976. EDN: LGQCUH. (In Russ.).
  7. Budnik O. A., Sviderskiy V. A., Berladir K. V. [et al.]. Vliyaniye mekhanicheskoy aktivatsii politetraftoretilenovoy matritsy na eye fiziko-khimicheskiye i ekspluatatsionnyye svoystva [Effect of mechanical activation of matrix polytetrafluoroethylene on its physicochemical and operational properties] // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov. 2014. No. 5. P. 176–179. EDN: SXDKAZ. (In Russ.).
  8. Kolosova A. S., Sokol’skaya M. K., Vitkalova I. A. [et al.] Napolniteli dlya modifikatsii sovremennykh polimernykh kompozitsionnykh materialov [Fillers to modify the modern polymer composite materials] // Fundamental’nyye issledovaniya. Fundamental Research. 2017. No. 10–3. P. 459–465. EDN: ZRRAMN. (In Russ.).
  9. Ammosova O. A. Modifitsirovannyye polimernyye i kompozitsionnyye materialy dlya severnykh usloviy [Modified polymer and composite materials for northern conditions]. Novosibirsk, 2017. 217 p. EDN: YPHAOT. (In Russ.).
  10. Mashkov Yu. K., Kropotin O. V., Chemisenko O. V. Razrabotka i issledovaniye polimernogo nanokompozita dlya metallopolimernykh uzlov treniya [Development and study of polymer nanocomposite for metalpolymer friction units] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2014. No. 3. P. 64–66. EDN: TKDJUD. (In Russ.).
  11. Patent 2269550 Russian Federation, IPC C 08 L 27/18, C 08 K 3/04. Sostav dlya polucheniya kompozitsionnogo germetiziruyushchego materiala [Composition for preparing composite sealing material] / Struk V. A., Kostyukovich G. A., Kravchenko V. I., Ovchinnikov E. V., Gorbatsevich G. N. No. 2004104434/04. (In Russ.).
  12. Patent 2467034 Russian Federation, IPC C 08 J 7/18, C 08 J 5/16, C 08 J 3/28, B 82 B 3/00, C 08 F 2/46, C 08 L 27/18. Nanokompozitsionnyy antifriktsionnyy i uplotnitel’nyy material na osnove politetraftoretilena [Accumulative antifriction and sealing material based on polytetrafluoroethylene] / Khatipov S. A., Seliverstov D. I., Zhutayeva Yu. R. No. 2011135280/04. (In Russ.).
  13. Panin V. E., Panin S. V., Korniyenko L. A. [et al.]. Vliyaniye mekhanicheskoy aktivatsii sverkhvysokomolekulyarnogo polietilena na ego mekhanicheskiye i tribotekhnicheskiye svoystva [Effect of mechanical activation of ultra-high-molecular-weight polyethylene on its mechanical and triboengineering properties] // Treniye i iznos. Treniye i Iznos. 2010. Vol. 31, no. 2. P. 168–176. EDN: MUWFHN. (In Russ.).
  14. Privalko V. P., Stanislavskiy V. B., Titov G. V. Teplovoye rasshireniye vysokonapolnennykh polistirolov [Thermal expansion of highly filled polystyrenes] // Vysokomolekulyarnyye soyedineniya. Seriya B. Polymer Science. Series B. 1988. Vol. 30, no. 7. P. 540–542. (In Russ.).
  15. Mashkov Yu. K., Poleshchenko K. N., Eremin E. N., Teploukhov A. A. [et al.]. Polucheniye sloisto-armirovannogo nanokompozita na osnove politetraftoretilena metodami lazernoy ablyatsii i ionno-plazmennogo modifitsirovaniya [Preparation of layer-reinforced nanocomposite based on polytetrafluoroethylene by laser ablation and ion-plasma modification] // Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya. Strengthening Technologies and Coatings. 2020. Vol. 16, no. 12. P. 531–538. doi: 10.36652/1813-1336-2020-16-12-531-538. EDN: YICCTV. (In Russ.).
  16. Pomogaylo A. D., Rozenberg A. S., Uflyand I. E. Nanochastitsy metallov v polimerakh [Metal nanoparticles in polymers]. Moscow, 2000. 672 p. (In Russ.).
  17. Vettegren’ V. I., Bashkarv A. Ya., Suslov M. A. Vliyaniye formy chastits napolnitelya na prochnost’ polimernogo kompozita [Effect of the shape of filler particles on the strength of a polymer composite] // Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki. 2007. Vol. 77, no. 6. P. 135–138. EDN: RCTBNR. (In Russ.).
  18. Okhlopkova A. A., Petrova P. N., Gogoleva O. V. Razrabotka polimernykh nanokompozitov tribotekhnicheskogo naznacheniya dlya neftegazovogo oborudovaniya [Working out polymeric nanocomposites the tribotechnical appointments for the oil and gas equipment] // Neftegazovoye delo. Oil and Gas Business. 2009. No. 2. P. 23. EDN: MOTMKR. (In Russ.).
  19. Gorelik S. S., Skakov Yu. A., Rastorguyev L. N. Rentgenograficheskiy i elektronno-opticheskiy analiz [X-ray and electron optical analysis]. Moscow, 1994. 328 p. (In Russ.).
  20. Shpanchenko R. V., Rozova M. G. Rentgenograficheskiy analiz [X-ray analysis]. Moscow, 1998. 212 p. (In Russ.).
  21. Baer D. R., Thevuthasan S. Ch. 16. Characterization of Thin Films and Coatings // Deposition Technologies for Films and Coatings. Noyes Publications, William Andrew, 2010. Р. 749–864. doi: 10.1016/b978-0-8155-2031-3.00016-8. (In Engl.).
  22. Neville A., Mather R. R., Wilson J. I. B. 12 — Characterisation of plasma-treated textiles // Plasma Technologies for Textiles. Woodhead Publishing, 2007. Р. 301–315. doi: 10.1533/9781845692575.2.301. (In Russ.).
  23. Mashkov Yu. K., Kurguzova O. A., Ruban A. S. Razrabotka i issledovaniye iznosostoykikh polimernykh nanokompozitov [Resistant polymer nanocomposites'' development and investigation] // Vestnik SibADI. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2018. Vol. 15, no. 1. P. 36–45. EDN: YTMCKY. (In Russ.).

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

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».