Влияние модифицированных углеродных волокон золь-гель методом на свойства политетрафторэтилена

Abstract

В работе исследованы физико-механические, триботехнические и термодинамические свой ства полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и углеродных волокон (УВ), модифицированных золь- гель методом. Показано, что наполнение ПТФЭ углеродными волокнами в количестве 3 мас.% приводит к повышению прочности при растяжении на 18–22 %, в композитах с содержанием 5–10 мас.% УВ сохраняется на уровне полимерной матрицы. Твердость по Шору Д и напряжение при сжатии композитов относительно исходного ПТФЭ повысились на 10–14 % и 21 % соответственно. При исследовании термодинамических параметров выявили, что с увеличением содержания УВ от 3 до 10 мас.% энтальпия плавления повышается на 8–12 %, а в случае с модифицированными УВ уменьшается на 13–22 % относительно исходного ПТФЭ. Исследование триботехнических свойств композитов на основе ПТФЭ показало значительное улучшение износостойкости при сохранении низкого коэффициента трения. В композитах с 10 мас.% волокон износостойкость повысилась в 775 раз по сравнению с исходным полимером. Показано, что композиты с модифицированными УВ имеют более низкие значения коэффициента трения относительно композитов, содержащих волокна без модификации. Изучение поверхности трения композитов проводили методом сканирующей электронной микроскопии и ИК-спектроскопии

In the work physical- mechanical, tribotechnical and thermodynamic properties of polymer composite materials based on polytetrafluoroethylene (PTFE) and carbon fibers (CF) modified by sol- gel method are investigated. It is shown that filling of PTFE with carbon fibers in the amount of 3 wt.% leads to an increase in tensile strength by 18–22 %, in composites containing 5–10 wt.% carbon fibers remain at the level of the polymer matrix. The Shore D hardness and compressive stress of composites relative to the original PTFE increased by 10–14 % and 21 %, respectively. The study of thermodynamic parameters revealed that with the increase of HC content from 3 to 10 wt.% the enthalpy of melting increased by 8–12 %, and in the case of modified HC decreased by 13–22 % relative to the original PTFE. The study of tribotechnical properties of composites based on PTFE showed a significant improvement in wear resistance while maintaining a low coefficient of friction. In composites with 10 wt.% of fibers wear resistance increased by 775 times in comparison with the initial polymer. It is shown that composites with modified HC have lower values of friction coefficient relative to composites containing fibers without modification. The friction surface of composites was studied by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy