Полимерные
нанокомпозиты триботехнического назначения
Учебно-научно-технологическая лаборатория
«Технологии полимерных нанокомпозитов»
СВФУ имени М.К. Аммосова,
г. Якутск, Россия
Факторы, ускоряющие износ
материала
Высокие перепады температур
Солнечная радиация
Эксплуатация при низких температурах
Как
показывает
анализ
эффективности работы техники Севера,
низкая работоспособность уплотнений
становится причиной от 30 до 50%
отказов. Производительность техники в
зимний период снижается в среднем в 1,5
раза, фактический срок службы по
сравнению с нормальным сокращается в
2-3,5 раза.
Основные
направления научной
деятельности
УНТЛ «Технологии
полимерных
нанокомпозитов»
Создание полимерных композитов с высокими
эксплуатационными характеристиками антифрикционного
и герметизирующего назначения
Разработка эффективной и экономичной технологии
изготовления морозостойких уплотнений
Разработка рецептур самосмазывающихся материалов,
способных эксплуатироваться в условиях ограниченной
смазки или сухого трения
СТРУКТУРА ЛАБОРАТОРИИ
Исследовательский отдел
•Исследование структуры материалов;
•Исследование эксплуатационно-прочностных
характеристик;
• Исследоване особенностей формирования,
изнашивания и структурообразования композитов.
Технологический отдел
•Создание опытных образцов для проведения
различных исследований согласно ГОСТ;
•Оптимизация
технологии
переработки
полимеров и композитов.
Полимерные композиты
В качестве полимерной матрицы используются фторопласт-4 и
сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ).
Разработаны самосмазывающиеся полимерные нанокомпозиты
триботехнического назначения с повышенной износостойкостью на основе
фторопласта-4 (Ф-4) и слоистого силиката серпентинита в присутствии
наномодификаторов шпинели магния (НШ). Износостойкость повысилась в
2500 раз по сравнению с исходным полимером при сохранении высокой
прочности и эластичности.
Разработка награждена золотой медалью международной ярмарке
изобретений «SIIF-2013» (г. Сеул, Республика Корея)
Сравнительные характеристики композитов на основе фторопласта-4
Состав (Марка)
Ф4К20
Ф4К15М5
Предел
Предел
прочности при прочности при
растяжении,
сжатии, σр,
σр, МПа
МПа
Относительное
удлинение при
разрыве, εр, %
Скорость
изнашивания
массовая,
Iτ, 10-6 кг/ч
Промышленные марки материалов на основе фторопласта-4
12-15
17-19
65
0,12
14-17
150
0,07
ФЛУВИС 20
21-26
Ф4 + ТРГ
Ф4 +
серпентинит+ НШ
10-14
20-22
30-32
10-30
Разработанные материалы
26-28
330-400
28-30
330-360
Коэфф.
трения,
Ƒ
0,15-0,30
0,20-0,30
1,0
-
0,08 – 0,2
0,05-0,07
0,03- 0,1
0,02- 0,05
Полимер-эластомерные композиты
Полимер-эластомерные смеси
Эластомерная матрицакаучук БНКС-18
ПОЛИМЕР
СВМПЭ
наномодификаторы:
наноуглерод
шпинель магния;
β-сиалон
цеолиты
Эффект модификации
Структурные
эффекты
Образование
граничных
слоев
БНКС-СВМПЭ
Поверхностные
эффекты
Образование пленки
из
СВМПЭ
на
каучуке
Повышение механических показателей
Повышение агрессивостойкости в 2-2,5 раза
Улучшение релаксационных свойств
Повышение износостойкости в 1,5 раза
Повышение морозостойкости на 17-20 %
Структура поверхности трения полимерного нанокомпозита
Поверхность
трения
нанокомпозита
Поверхность
трения обычного
композита
Структура и свойства резин на основе СКПО и ПТФЭ
Материал,
модифированный
наночастицами цеолита и
дибутифталата
0,8
ОДС, %
Км при -50С
1
0,6
0,4
0,2
0
СКПО
СКПО+Ф-4,
5.мас.ч.
СКПО+Ф-4, СКПО+Ф-4,
10 мас.ч.
15 мас.ч.
СКПО +20
мас.ч.
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Объемный износ, см3
Структура материала,
не содержащая
наномодификаторы
СКПО
СКПО+Ф-4,
5.мас.ч.
СКПО+Ф-4, СКПО+Ф-4,
10 мас.ч.
15 мас.ч.
СКПО +20
мас.ч.
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
СКПО
СКПО+Ф-4,
СКПО+Ф-4,
СКПО+Ф-4,
СКПО +20
5.мас.ч.
10 мас.ч.
15 мас.ч.
мас.ч.
Области применения материалов
Газовая, нефтяная, химическая, пищевая, автомобильная, авиационная отрасли.
Промышленные испытания уплотнителей из разработанных материалов в питательных,
топливных и гидравлических системах тяжелой карьерной техники подтверждают надежность
работы в условиях Крайнего Севера.
Разработанные материалы могут быть применены в качестве:
-поршневых колец безсмазочных компрессоров;
-уплотнений штоков компрессоров;
-опорных поршневых колец компрессоров;
-поршневых колец в гидравлических системах;
-осевых подшипников;
-сальников, манжет;
-подшипников скольжения;
-сальниковых уплотнений для герметизации подвижных соединений;
-уплотнений шаровых кранов на магистральных и промышленных нефте- и газопроводах;
-шаровых опор автомобильных подвесок и др.;
Мы готовы разработать материал под заказ
Охлопкова А.А.
зав. каф. ВМСиОХ, д.т.н.
Слепцова С.А.
зав. лаб., к.т.н.
Петрова Н.Н.
г.н.с., д.т.н.
Контакты
677013, г. Якутск, ул. Кулаковского, 46, АИЦ,
лаборатория «Технология полимерных
нанокомпозитов»
8(4112)365-132, 8(4112)49-69-63
Е-mail: [email protected]
[email protected]
