Государственое унитарное предприятие «фан ва тараккиёт»

Рис. 21. Зависимость интенсивности изнашивания наполненных органоминеральными ингредиентами модифицированных эпоксидных композиционных материалов от влажности хлопком-сырцом

Причем изменение коэффициента трения и интенсивности изнашивания в зависимости от влажности хлопка и от вида покрытий имеет некоторую корреляцию с полярностью последнего, обусловливавшую гидрофильность и гидрофобность поверхностей. Сильно полярные полимеры име­ют высокий коэффициент трения.

Установлено, что ультразвуковая обработке позволяет получить высоконаполненные композиции, обладающие достаточно высоким комплексом физико-механических свойств. Модифицированные композиции и покрытия из них обладают достаточно высокой прочностью при наполнении 30-50 маcc. ч, в то время как модифицированные - при 25-35 масс. ч.
Результаты экспериментальных исследований показали, что ультразвуковая обработка эпоксидных композиций снижает коэффициент трения на 30-40% и повышает износостойкость покрытий на 40-50% и позволяет повысить степень наполнения эпоксидных композиций на 30-55% в зависимости при­роды органоминерального наполнителя.
Необходимо также отметить, что при изменении коэффициента трение и интенсивности изнашиванием с увеличением засоренности хлопка-сырца корректируется с твердость модифицированного композиционного полимерного материала. У композитов с высокой твердостью с увеличением засоренности хлопка-сырца коэффициента трения интенсивности изнашивания изменяются незначительно, в некоторых случаях даже снижаются.


§3.4. Комплексной анализ результатов исследований и разработка оптимальных составов модифицированных антифрикционно-износостойких композиционных термореактивных полимерных материалов и покрытий на их основе машиностроительных назначения


Выше было установлено, что наилучшие физико-механические и триботехнические свойства при взаимодействии с хлопком-сырцом имеют композиционные термореактивные полимерные материалы наполненные органоминеральными наполнителями, что связано с улучшением условий контактного взаимодействия за счет повышения прочностных электро- и теплофизических свойств композиции. Показано, что минеральные наполнители типа тальк, каолин, имеющих пластинчатую структуру, снижают коэффициент трения, но увеличивают интенсивность изнашивания композиционных полимерных материалов.
Эффективное снижение изнашивания композиционных полимерных материалов наблюдается при введении наполнителей волокнистого и металлического типа, обеспечивающих высокую прочность композиционных материалов.
При разработке антифрикционно-износостойких композиционных полимерных материалов учитывали целевое назначение и условия их эксплуатации.
Очевидно, что наиболее важным является выбор полимерных материалов и минеральных наполнителей. Этот выбор проводится с учетом целевого назначения материала. Для антифрикционного материала необходимым условием является низкий коэффициент трения с хлопком- сырцом в различных условиях эксплуатации. А для антифрикционно­износостойких композиционных материалов необходимы низкий коэффициент трения и низкая изнашиваемость материалами трении с хлопком-сырцом. При этом для износостойких необходимы, в основном, низкий изнашивания композиционных полимерных материалов.
Анализ результатов исследований показал, что коэффициент трения скольжения и изнашивания в системе полимер-хлопок зависит от природы, физического состояния и свойств контактирующих тел - полимерной композиции и хлопка-сырца.
Трение хлопка-сырца с композиционным полимерным материалом имеет сложную природу. На механизм взаимодействия этих тел при трении влияют как молекулярные [8;с.19-26,62;120-130], так и механические процессы. Специфика контактирующих тел (полимерная композиция - хлопок) обуславливается появлением в зоне трения температурным электростатических сил. Исходя из этого, предполагаем, что трение хлопка-сырца с композиционным полимерным материалом имеет молекулярно-механо-электрическую природу. Эти результаты позволяют направленно изменять и регулировать свойства материалов, обеспечивая их соответствие требованиям, предъявляемым к полимерным материалам, работающим при взаимодействии с хлопком-сырцом.
Таким образом, для создания модифицированных антифрикционно-износостойких композиционных термореактивных полимерных материалов машиностроительного назначения работающих при взаимодействии с хлопком-сырцом, необходимо стремиться к повышению прочностных характеристик материала, а также их тепло- и электропроводности.
Эти задачи могут быть решены, как показали результаты предварительных исследований и подробный анализ литературных данных [89;с.170-176,90;с.236-239,91;с.345-346,92;с.145-148,94;с.2-4,95;с.12-14,96;105;с.53-58,114;119;с.136-137], введением различного рода минеральных, волокнистых и углеграфитовых наполнителей, применением химических и физических методов модификации и т.п. С этой целью далее нами для исследования был применен два направления из указанных способов улучшения свойств полимерных материалов, а именно модификацией термореактивных полимеров с использованием наполнителей, и ультразвуковой обработкой результаты, которых приведены выше.
При выборе минеральных, волокнистых и углеграфитовых наполнителей для антифрикционных (А) композиционных полимерных материалов, очевидно, необходимо учесть, прежде всего, как влияет наполнитель на изменение коэффициента трения, а также на сохранение качественных показателей хлопка-сырца. С этих позиций графит, тальк и каолин более полно отвечают потенциальным требованиям к разрабатываемым материалам, т.е. улучшают тепло- и электропроводность и тем самым снижают температуру и величину образующихся зарядов статического электричества в контактном зоне трения, что способствует снижению коэффициента трения [110;с.272-274]. Введение недефицитных и дешевых минеральных наполнителей, таких как тальк и каолин, за счет их высоких диэлектрических свойств, приводит к увеличению плотности трибоэлектрических зарядов [63;с.110-115].
Учитывая то обстоятельство, что наполнители графит, тальк и каолин при введении в полимер отдельно не всегда обеспечивают эффективность работы узлов трения машин из-за их некоторых недостатков, для более полной реализации преимуществ каждого наполнителя было предложено ввести в состав композиции систему наполнителей, которые придают полимерному материалу комплекс необходимых свойств, отвечающих функциональным требованиям. В термореактивную эпоксидную и фурано-эпоксидную композиции эффективно вводить систему органоминеральных наполнителей: графит-каолин, графит-тальк и др.
При разработке модифицированных композиционных материалов на основе термореактивных эпоксидных полимерных материалов для антифрикционно-износостойкого (АИ) назначения необходимо учесть требования минимальных значений коэффициента трения и интенсивности изнашивания [103;с.35-37,104;с.252-256,106;с.192-194,107;с.76-80,108;с.121-125,109;с.93-97,110].
Так, для разработки эффективных антифрикционно-износостойких композиционных полимерных материалов в качестве наполнителей могут быть применены графит, стекловолокно, каолин, тальк, волластонит, цемент и сажа. Однако, как отмечено выше, каждый из них имеет свои недостатки и достоинства. Например, стекловолокно а также железный порошок и медный порошок увеличивают коэффициент трения и снижают интенсивность изнашивания а графит, тальк и каолин снижают коэффициент трения, но увеличивают изнашиваемость композиционных полимерных материалов. Причем эффективность этих наполнителей, особенно волокнистых, значительно проявляется при меньшем их содержании, т.е. при меньших содержаниях стекловолокна значительно снижается интенсивность изнашивания, а при дальнейших увеличениях их содержания интенсивность изнашивания снижается сравнительно меньше, но коэффициент трения резко повышается,
Исследования показали, что ультразвуковой обработки с увеличением длительности воздействия материала особенно, интенсивность изнашивания и коэффициент трения наполненных композиционных термореактивных полимерных материалов и покрытий из них уменьшаются. Наилучшие результаты достигаются при продолжительности (τ_вр) 25-35 мин для композиционных эпоксидных материалов и покрытий на основе.
Зависимость интенсивности изнашивания и коэффициента трения от продолжительности воздействия ультразвукового поля носят в основном экстремальный характер. Оптимальное изменение этих свойств наблюдается при длительности обработки 25-30 мин. Дальнейшее увеличение длительности воздействия приводит к ухудшению свойств покрытий. Повышение мощно­сти ультразвуковой обработки приводит к пропорциональному увеличению интенсивности изнашивания покрытий. Коэффициент трения эпоксидных по­крытий изменяется незначительно до величины 100 Вт, а дальнейшее увели­чение мощности ультразвука приводит к резкому увеличению коэффициента трения, и тем самым к снижению износостойкости покрытий. Анализируя эти данные можно заключить, что для всех композиционных эпоксидных материалов и покрытий изменение интенсивности изнашивания и коэффициента трения коррелируется с изменением адгезионной прочности и микротвердости покрытий.
Как видно из таблицы 4, свойства композиций на основе эпоксидной смолы изменяются в зависимости от времени воздействия ультразвуком.