CC BY
82
УДК 621.8.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-438-451
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНО- И УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ
ЧАСТИЦАМИ
В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, Ю.В. Скрипкина, О.М. Губанов, И.К. Архипов, А.Е. Гвоздев, С.Н. Кутепов, А.А. Калинин
В данном обзоре приведены результаты исследований структуры, механических и трибологических свойств композиционных металлических полимерных материалов (композиционных металлополимеров) на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и простые (АЬОз, СГ2О3, ZrÜ2) и сложные (шпинелей C0AI2O3 и MgÄh04, и кордиерита 2Mg0-2Ah03-5Si02) оксидных нанопорошков; а также аморфного поливинилхлорида (ПВХ) с термостабилизаторами и эластомерными добавками. Представлены исследования тонкослойных фторосодержащих покрытий с полимерной матрицей модифицированными нано и ультрадисперсными частицами алмазосодержащего графита (УДАГ) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Ключевые слова: металлополимерные композиты, полимерная матрица, ультра и нанодисперсные частицы, методы получения, термическое разложение, конденсацией паров металлов, капсулированием, электрохимическим осаждением, надмолекулярные структуры, структура, механические и трибологические свойства, ПТФЭ, шпинели, оксидные нанопорошки, сферолиты, агломераты, аморфный полифинилхло-рид (ПВХ), термостабилизаторы, эластомерные добавки, модификатор, тонкопленочные фторосодержащие покрытия, (УДАГ)- ультрадисперсный алмазосодержащий графит, олигомеры, Ф и Ф14, хладон-137.
Металлополимеры - композиционные материалы, содержащие частицы металла в полимерной матрице, получают несколькими методами: термическим разложением металлсодержащих соединений в растворе-расплаве полимера, конденсацией паров металла на полимерную подложку, капсулированием наночастиц политетрафторэтиленом, электрохимическим осаждением металлических наночастиц в полимерах [1, 2]. На основе металлополимерных композитов уже производятся коммерческие продукты, например электропроводящие композиционные материалы для нагревательных панелей.
Введение в полимерную матрицу металлических частиц с размерами большими, чем расстояние между цепями, сшивками и кристаллическими блоками, приводит к нарушению структуры полимера и ухудшению свойств композита. С уменьшением размеров частиц металла и полимера меняются свойства как исходных компонентов, так и композиционного материала. Изменение доли границ раздела позволяет менять свойства материала. Металлические наночастицы наполнителя приводят к реорганизации надмолекулярной структуры полимерной матрицы [2-13, 21-25, 32-37].
Результаты исследования механических и трибологических свойств композиционных материалов на основе ПТФЭ и простых (АЬОэ, СГ2О3, ZrO2) и сложных (шпинелей C0AI2O3 и MgAl204, кордиерита 2Mg0-2Ah03'5Si02) оксидных нанопорошков приведены в табл. 1.
Структура композиционного материала с добавкой оксида алюминия сформирована из более совершенных, чем при добавке других оксидов, надмолекулярных сфе-ролитов одинакового размера. На поверхности трения плотность агломератов из нано-частиц шпинелей в 3 раза выше плотности агломератов из наночастиц кордиерита. Более высокая плотность покрытия агломератами поверхности трения приводит к большему сопротивлению контактным деформациям. Композиты на основе ПТФЭ, модифицированные оксидными нанопорошками, имеют большую износостойкость, нежели
традиционные антифрикционные материалы, содержащие в качестве наполнителя кокс и дисульфид молибдена, но имеют практически одинаковые с ними прочность и пластичность.
Таблица 1
Механические и трибологические свойства модифицированного
оксидами ПТ ТФЭ
Состав Предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Скорость изнашивания, мг/ч Коэффициент трения
ПТФЭ (Политетрафторэтилен) 20-22 300-320 70-75 0,04
ПТФЭ+ кокс 16-18 290-300 12-16 0,15-0,30
ПТФЭ+ MoS2 18-20 160-180 40-45 0,20-0,30
ПТФЭ+ 2мас. % АЪОэ 20-25 300-320 0,4-1,2 0,18-0,20
ПТФЭ+ 2мас. % Сг2Оз 18-22 310-330 5,0-5,6 0,20-0,22
ПТФЭ+ 2мас. % гЮ2 17-20 300-320 4,6-4,8 0,17-0,19
ПТФЭ+ (2.0-3.5) мас. % СоАЪО4 19-24 330-400 1,2-4,3 0,15-0,18
ПТФЭ+ (2-5) мас. % MgAЪО4 18-22 300-310 0,6-3,4 0,17-0,19
ПТФЭ+ (2-5) мас. % 2МеО-2АЪО3^Ю9 22-23 310-320 0,18-0,19 0,18-0,19
Среди промышленно важных полимеров особое место по перспективности применения, разнообразию свойств и возможности модификации занимает аморфный поливинилхлорид (ПВХ), который используется исключительно в модифицированном виде для производства широкого ассортимента изделий различного назначения в виде винипластов, пластикатов, пластизолей, порошковых композиций и др. Поэтому актуальной проблемой в технологии производства композиционных материалов (КМ) на основе ПВХ является изыскание новых видов модифицирующих добавок, которые в отдельности или в сочетании с традиционными компонентами обеспечивали бы получение композиции с необходимыми и более совершенными техническими свойствами [2, 7-16].
Наиболее эффективным, технологически простым и экономически предпочтительным способом регулирования технологических, эксплуатационных и специальных свойств является модификация полимеров путем введения в их состав на стадиях приготовления и переработки различных модифицирующих добавок в виде наполнителей, пластификаторов, эластомеров, стабилизаторов и др. Большой практический интерес представляют также комбинированные способы модификации, основанные на одновременном использовании различных по функциональному назначению модифицирующих добавок, например, смесей полимеров, дисперсных наполнителей и эластомеров и т. п., позволяющих получать композиции с заданным уровнем деформационно-прочностных и других технических свойств [8-19, 21-27, 32-35].
Известно, что проблема прочности КМ неразрывно связана с механизмом их разрушения под действием различных вариантов нагружения. При исследовании деформационно-прочностных свойств композиционных материалов одним из основных и принципиальных вопросов является пространственное распределение частиц наполнителя в матрице полимера и, в связи с этим следует добивайся как можно более равномерного распределения и лучшего смешивания компонентов. В противном случае возможны процессы агломерации наполнителя, флуктуации плотности в пространстве, являющиеся источниками хрупкого разрушения материалов [9-16].
Заметное влияние на механические характеристики оказывают и другие модифицирующие добавки обычно входящие в состав композиционных материалов - эластомеры, смазки, антипирены, а также термостабилизаторы, которые могут способ-
ствовать лучшему диспергированию частиц наполнителя, повышению смачиваемости, увеличению химической и физической адгезии наполнителя к матрице и прочим эффектам [7-25].
Так в работе [37] был использован суспензионный ПВХ марки С-7058М, в состав которого вводили до 3 масс. ч. термостабилизаторы в виде смеси стеарата кальция и силиката свинца, до 30 масс. ч. дисперсные наполнители в виде отходов органической природы (древесная и пробковая мука), шлаки металлургических производств, алюмонатриевые отходы и группа нерудных полезных ископаемых (цеолит-, битум-, глауконитосодержащие породы); до 10 масс. ч. эластомерные добавки в виде синтетических каучуков (бутадиеннитрильные, бутадиен- метил стирольный, фторсодержащие, уретановые).
С применением указанных добавок готовили ПВХ-композиции в виде пленок методами термопластикации при оптимальных температурновременных режимах.
Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании деформационно-прочностных свойств позволил выявить экспериментальный характер изменения предела прочности и относительного удлинения эластифицированных ПВХ-композиций от содержания наполнителей.
Установлено, что максимальные изменения деформационно- прочностных свойств ПВХ-композиций наблюдается в области небольших содержаний наполнителей.
Проявляемые эффекты аномального изменения деформационнопрочностных свойств эластифицированных композиций в области малых содержаний наполнителей можно объяснить, используя современные представления о модификации и структурно-морфологической модели строения аморфного ПВХ. Согласно этой модели микроструктура ПВХ представляет собой ансамбль глобул, связанных проходными цепями и при введении небольших количеств наполнителей происходит их равномерное распределение в межструктурных областях полимерной матрицы. При этом происходит межструктурное взаимодействие и возникновение межмолекулярных связей между макромолекулами, расположенными на поверхности структурных образований полимера и поверхностью наполнителей. Подобное взаимодействие приводит к иммобилизации определенного объема полимера поверхностью наполнителей и образованию адсорбированных граничных межфазных областей, состоящих из подслоев с различной плотностью упаковки. Причем в непосредственной близости на поверхности наполнителей располагается плотный адсорбированный слой полимера, а за ним следует более рыхлый приграничный слой. При анализе результатов исследования следует учитывать и адсорбционное взаимодействие макромолекул синтетических каучуков с поверхностью наполнителей и образование на границе раздела межфазных слоев, приводящих к увеличению эффективной объемной доли наполнителей, а также взаимодействие макромолекул ПВХ и синтетических каучуков с образованием переходных слоев. Полученные экспериментальные данные подтверждаются исследованиями структуры ПВХ д композиций методом оптической, электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Далее в работе приведены исследования формирования нанофазных композиционных систем, а именно тонкослойных фторосодержащих полимерных покрытий модифицированных нанодисперсными частицами на подложках из стали 45, меди и алюминия, полученных при различных режимах с применением (АСМ). Изучены морфологические особенности нанофазных тонкослойных фторопластовых покрытий, сформированных из жидкой фазы и модифицированных нанодисперсными частицами различной активности [25].
Объектами изучения были тонкопленочные покрытия, полученные из (1-2)% раствора в хладоне - 137 фторосодержащих олигомеров (ФСО) марок Ф1 и Ф14 выпускаемой под торговой маркой «Фолеокс», имеющих общую структурную формулу Я/ -Яп (Я/ - фторсодержащий радикал, Яп - концевая группа). Исследуемые олигомеры имели
различную молекулярную массу от 2 до 5 тыс. единиц и строение концевых групп [11]. Основное внимание в ходе исследований уделяли олигомерам марок Ф1 и Ф14, резко различающихся по полярности, обусловленной концевыми группами - СООН и С¥з. В качестве подложек использовали медь М-1, сталь 08кп, стекло, алюминий А99. Модифицирование олигомеров осуществляли в жидкой фазе, ультрадисперсными кластерами алмазосодержащего графита (УДАГ). Модифицирование УДАГ полимерных и оли-гомерных материалов приводит к синергетическому изменению физико-механических характеристик, как покрытий-пленок, так и объемных материалов [26, 32]. Вышеуказанный модификатор, а именно УДАГ, получали по эксплозивной технологии с отрицательным кислородным балансом, при этом удельная поверхность этих частиц составляли: (300±30м2/г) [34], а размер первичных монокристаллов (4...8)нм соответственно [25, 34]. Для модифицирования фторосодержащих покрытий применяли "шихту" -смесь продуктов взрыва, из которой кислотной обработкой при повышенных температурах выделяют ультрадисперсные кластеры алмаза, так и сами наночастицы алмаза. Для достижения гомогенности распределения частиц по объему применяли ультразвуковую обработку. Содержание нанодисперсного модификатора в растворе ФСО составляло от (0,1.3,0) масс. % по сухому остатку. Вышеуказанные композиционные покрытия подвергали термообработке (ТО) при Т: (373; 473 и 573) К с выдержкой 60 мин. для улучшения структуры и повышения их эксплуатационных характеристик. Изучение морфологии нанофазных фторосодержащих покрытий проводили с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ) типа №Г-206 [27, 28]. Адгезионная прочность и микротвердость покрытий определяли с помощью микротвердомера ПМТ-ЗМ при нагрузке 100г по усовершенствованной методике [29].
В связи с вышеизложенной целью работы являлось провести на базе существующих феноменологических моделей формирования тонкослойных фторосодержащих покрытий их изучение и анализ модифицирования полимерных и олигомерных материалов нано и ультра частицами, приводящему к повышению физикомеханических характеристик, как покрытий, пленок, так и объемных материалов.
На рис. 1 представлены исследования АСМ изображений и схема строения фторосодержащих олигомеров «Фолеокс» на стальной подложке в различном состоянии.
На рис. 2 представлена следующая модель формирования нанофазных композиционных систем, состоящих из трех типов веществ: вещество наночастицы, связующее и прилегающее к наночастице часть связующего (модифицированное связующее).
На рис. 3 представлены АСМ-изображения нанокомпозиционных тонкослойных фторосодержащих покрытий, сформированных при различных технологических режимах.
Исходя из приведенных, полученных данных методом атомно-силовой микроскопии видно, что на морфологию получаемых нанокластеров оказывает существенное влияние тип подложки, полярность применяемого фторсодержащего олигомера, термообработка, концентрация модификатора. В зависимости от выбранного технологического метода модифицирования возможно получение различных по своей морфологии нанокластеров в структуре покрытия, что в конечном результате скажется на физико-механических характеристиках нанокомпозиционных фторсодержащих покрытий. Проведенные исследования по определению микротвердости нанокомпозиционных покрытий, сформированных на металлических поверхностях, показали, что введение нанодисперсных частиц в структуру фторсодержащих покрытий приводит к неоднозначным результатам по определению прочностных характеристик металлических подложек.
При модифицировании покрытия фторсодержащего олигомера, сформированного на алюминиевой подложке, нанодисперсными частицами шихты значения микротвердости композиционного покрытия несколько возрастают (табл. 2). Превышение со-
держания модификатора в покрытии свыше 0.3 мас. % приводит к снижению значений микротвердости по сравнению с покрытием не содержащем модификатора. Термообработка нанокомпозиционных фторсодержащих покрытий, сформированных на алюминии, приводит к дальнейшему снижению значений микротвердости.
! 1П
и /
!/ 11 V 1
/ЛЛЛ//ЛЛЛа б
\1/' г/ТХ
мижяи- с г* «л 2В
к
д е
Рис. 1. Морфология (а, в, д, ж, и, л) и схема строения (б, г, е, з) из фторсодержащих олигомеров «Фолеокс» на подложке из стали 45 исходных (а, б), термообработанных при 473К (в, г), обработанных рентгеновским излучением (д, е), двухслойных (ж, з), наполненных наночастицами (и, к), нанесенных на активный подслой нитрида титана (л, м)
г
е
з
Рис. 2. Составные части композита: наночастица наполнителя (Ч), связующее (С), модифицированное под действие наночастицы наполнителя
связующее (П)
Аналогичная тенденция изменений значений микротвердости наблюдается и для нанокомпозиционных покрытий, сформированных на медной подложке. При формировании фторсодержащих покрытий, модифицированных нанодисперсными частицами шихты, на стальной подложке нанокомпозиционные слои проявляют протекторные свойства, выражающиеся в увеличении значений микротвердости нанокомпозиционных покрытий, в том числе и при проведении термообработки (табл. 2).
Таблица 2
Значения микротвердости металлических подложек, _модифицированных фторсодержащим олигомером Ф14 и УДАГ (шихта)_
Температура, К Концентрация шихты, масс. %
исх. покрытие 0,1 0,3 0,5 1 3
293 44 47 46 33 33 36
373 43 33 35 34 35 35
473 42 34 36 32 34 34
523 42 18 17 17 17 18
293 127 84 84 95 85 84
373 115 86 92 87 97 78
473 112 78 72 76 85 68
523 105 41 38 53 53 54
293 196 231 241 170 147 221
373 212 190 192 202 192 212
473 214 210 238 226 214 228
523 208 219 224 221 212 228
Подложки
Al
Cu
Fe
Введение нанодисперсных модификаторов приводит к изменению морфологии и физико-механических характеристик покрытий, что связано со структурными изменениями. В работе [32] рассмотрены возможные механизмы трансформирования структуры полимерных матриц. Проведенный анализ представленных уравнений показывает, что для случая тонкослойных покрытий данные выражения дают лишь приблизительную оценку размеров нанокластеров, образованных в покрытии фторсодержащих олигомеров при модифицировании УДАГ и шихтой (табл. 3). Возможно предположить, что кластерные структуры, образующиеся при модифицировании тонкослойных покрытий фторсодержащих олигомеров состоят из нескольких дисперсных частиц, вокруг которых происходит образования нанокластера или данные кластеры взаимодействуют друг с другом с образованием более крупных агрегатных структур. Данное предположение подтверждается исследованиями проведенными методом атомно-силовой микроскопии по изучению морфологии данных нанокластеров [25-27, 29-33, 35].
Исходя из данных АСМ, полученных в режиме обработки «Профиль» показали, что изучаемый кластер размером ~ 2,5 мкм состоит из трех более мелких по размеру кластеров размерами от 0.2 до 1.5 мкм (рис. 4).
>«МЙ1-№<Й TBaiM.Uii« Mtm Ш>1И
н о п
Рис. 3. Морфология нанокомпозиционных покрытий, сформированных на твердых подложках различной природы и при различных воздействиях технологических факторов: а - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 3% шихты; б - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 1% шихты; в - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 0,5% шихты; г - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 0.3% шихты; д - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 0.1% шихты; е - медная подложка с покрытием ФСО Ф1; ж - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 0.3% шихты и термообработанной при Т=373К в течение 60 минут; з - медная подложка с покрытием ФСО Ф1,содержащим 0.3% шихты и термообработанной при Т=373К в течение 60 минут; и - железная подложка с покрытием ФСО Ф1, содержащим 0.3% шихты; к - стеклянная подложка с покрытием ФСО Ф1, содержащим 1% шихты; л - стеклянная подложка с покрытием ФСО Ф1, содержащим 1% УДА; м - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 1% УДА; н - медная подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 1% шихты; о - алюминиевая подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 1% шихты; п - алюминиевая подложка с покрытием ФСО Ф14, содержащим 1% УДА
Таблица 3
Экспериментальные и расчетные размеры нанокластеров, образующихся в модифицированных наночастицами покрытиях фторсодержащих олигомеров, _формируемых на металлических подложках_
Размер нанокластера, расчитан-ный из уравнения 1 Размер нанокластера рассчитанного из 3 и 4 ур-я Размер нанокластера рассчитанного из ур-я Размер нанокластера, определенного методом АСМ.
0,1 мас. % 0,5 мас. % 3 мас. % 0,1 мас. % 0,5 мас. % 3 мас. %
114 нм 79 нм 57.2 нм 27,78 59,9 нм 1x1 мкм 2x6 мкм 3x4 мкм
[ЮЯ6| ■ 190:1081 УчУСоМеоПороцир^: Х-О.М) Z-376.t7
а
б
Рис. 4. Морфология нанокластера в покрытии фторсодержащего олигомера, сформированного на поверхности стекла: а — морфология;
б — топография
В работе [33] для определения модифицирующего влияния наночастиц на близлежащие слои полимерной или олигомерной матрицы применяют следующее выражение:
L = r
1 +
Рн Рп
—-1 С
V н
Y
У
1/3
(1)
где г - размер частицы; рн и ри - плотность наполнителя и полимера; Сн - концентрация наполнителя.
Параметр Ь - толщина полимерной матрицы, в которой частица модификатора проявляет свою активность [32]. В случае, если модифицирующее влияние наночастиц проявляется при их допинговом содержании, то 1/Сн>>1, тогда уравнение (1) можно представить в виде (2):
Ь = г13 СёГ, (2)
\Рп Рн
В работе [32] толщина модифицированного поверхностного слоя кристалла оценивается уравнениями:
= 0,5Ьп; (3)
230
(4)
где Ьп - размер частицы обладающей наносвойствами, 0D - температура Дебая.
При рассмотрении нанокомпозиционных материалов, как кластерных систем для случая идеального расположения наночастиц наполнителя в объеме полимерной (олигомерной) матрицы, толщина модифицированного слоя определяется уравнением:
1
h = r -
(5)
где п - плотность частиц наполнителя.
Приведенные выше уравнения предложены для объемных объектов, поэтому представляет интерес рассмотреть возможность их применимости для тонкослойных систем, толщина которых не превышает 10 мкм.
Для описания данных структур возможно предложить следующую модель формирования нанокластерных агломератов, представленную на рис. 5. Более точное определение размеров нанокластерных структур, образуемых при модифицировании возможно получить, учитывая количество наночастиц в данном нанофазном кластере и зарядовую активность поверхностных слоев подложек, на которых формируются нанокомпозиционные покрытия. Таким образом, формулу (1) можно представить в виде
Ь = пг
Рн
'Р ПСм
+ С,
(6)
где п - количество нанодисперсных частиц в кластере; С - размерный параметр, учитывающий влияние зарядовой активности поверхности подложки на размер нанокластер-ной структуры [35].
а 1 « « • *
а б
Рис. 5. Морфология (а) и схема строения (б) фторсодержащих покрытий, наполненных наночастицами (и, к) в том числе, подвергнутых энергетическому воздействию. 1 — нанокластерный агломерат; 2 — нанокластер; 3 — подложка
Исходя из вышеизложенного и анализа данных исследований, а также учитывая научные результаты других авторов, работающих в этом направлении сделаны-сформулированы следующие выводы:
установлено, что модифицирование тонкослойных фторсодержащих олигоме-ров и покрытий, получаемых из жидкой фазы ультрадисперсными кластерами алмазосодержащего графита (УДАГ), приводит к синергетическому изменению их физикоме-ханических характеристик за счет трансформации структуры полимерных матриц;
для повышения гомогенности распределения наночастиц по объему раствора фторсодержащих олигомеров применялась ультразвуковая обработка;
для придания нанофазным композиционным фторсодержащим покрытиям повышенных эксплуатационных характеристик необходима термообработка в интервале температур (373.. ,523)К в течении 60 мин;
превышение содержания модификатора в фторсодержащем покрытии больше 0,3 мас приводит к снижению значений микротвердости по сравнению с покрытием не содержащем модификатора; синергическое влияние заряда нанодисперсной частицы и зарядовой мозаики твердой поверхности на морфологию формируемых нанокластер-ных структур в покрытии фторсодержащего олигомера. Основными параметрами, оказывающими влияние на морфологию нанофазных кластеров и физико-механические характеристики нанокомпозиционных фторсодержащих покрытий являются: тип заряда частицы наномодификатора; строение молекулы олигомера; технологические факторы, используемые при формировании покрытия (концентрация модификатора, температура).
Работа выполнялась в рамках задания по гранту Президента Российской Федерации №МК-3224.2015.8. и по теме государственного задания Минобрнауки России (Проект №2104).
При анализе рассматриваемых процессов целесообразно учитывать изменение структуры и свойств металлических слитковых, порошковых и кластерных систем в различных условиях и состояниях, с учетом рекомендаций работ [38-49].
Список литературы
1. Композиционные материалы: Справочник.; под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение. 1990. 512 с.
2. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. 672 с.
3. Специальные полимерные материалы и покрытия. ГОСТВ26471-85, ГОСТВ 5103 5-97.
4. Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Фторопласты. Л.: Химия, 1978. 232 с.
5. Компания «ВИ-ДЕИ» - инновационные строительные материалы: сайт. [Электронный ресурс] URL: http://www.nanokras.ru (дата обращения: 29.04.2020).
6. Фторопластовая суспензия Ф-2МСД. [Электронный ресурс] URL: http://www.Ytorpolymer.ru (дата обращения: 29.04.2020).
7. Металлополимерные нанокомпозиты (получение, свойства, применение) / Н.З. Ляхов, А.П. Алхимов, В.М. Бузник, В.М. Фомин, Л.И. Игнатьева, А.К. Цветников, В.Г. Кудрявый, В.Ф. Косарев, С.П. Губин, О.И. Ломовский, А.А. Оклопкова, Н.Ф. Уваров, С.В. Клинков, И.И. Шабалин. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2005. 260 с.
8. Охлопкова А.А., Виноградов А.В., Пинчук Л.С. Пластики, наполненные ультрадисперсными неорганическими соедиениями. Гомель: ИММСНАНБ, 1999, 164 с.
9. Полимер-силикатные машиностроительные материалы: физико-химия, технология, применение / С.В. Авдейчик, В.А. Лиопо, В.А. Струк, В.Я. Прушак, А.В. Про-тасеня, В.В. Дмитроченко. Минск: НПК «Тэхналопя», 2007. 431 с.
10. Авдейчик С.В., Струк В.А., Ловшенко Ф.Г. Триботехнические технологии функциональных композиционных материалов. Том 1. Модельные. Гродно: ГГАУ. 2007. 318 с.
11. Овчинников Е.В., Струк В.А., Губанов В.А. Тонкие пленки фторсодержащих олигомеров: основы синтеза, свойства и применение. Гродно: Изд-во ГГАУ, 2007. 326 с.
12. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы / СПб.: Научные основы и технологии, 2008. 822 с.
13. Полимерные конструкционные материалы: структура, свойства, технология: учебное пособие. 4-е исправ. и доп. изд. / М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Го-ловикин, Ю.А. Горбаткина, В.К. Крыжановский, А.М. Куперман, И.Д. Симонов-Емельянов, В.И. Халиулин, В.А. Бунаков СПб.: Профессия, 2014. 512 с.
14. Запороцкова И.В.Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 490 с.
15. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Полимерные композиционные материалы (часть 1): учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. 118 с.
16. Нанокомпозиты: исследования, производство и применение / Под ред. А.А. Берлина, И.Г. Ассовского. М.: ТорусПресс, 2014. 224 с.
17. Композиционные покрытия на основе полиимида А-ООО и наночастиц WS2 с повышенными триботехническими характеристиками в условиях сухого трения скольжения / А.Д. Бреки, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Н.Е. Стариков, Ю.А. Фадин, А.Г. Колма-ков // Материаловедение. 2016. № 5. С. 41-44.
447
18. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе алюминия, упрочнённых углеродными нановолокнами, при трении по стали 12Х / А. Д. Бреки, Т.С. Кольцова, А.Н. Скворцова, О.В. Толочко, С.Е. Александров, А.А. Лисенков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Д.В. Малий, А.Н. Сергеев, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016. № 4 (21). С. 11-23.
19. Гадалов, В.Н. Прочность порошковых и композиционных материалов на основе металлов и керамики / В.Н. Гадалов, А.Н. Горлов, И.В. Ворначева, А.В. Фило-нович. Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга». 2017. 138 с.
20. Гадалов, В.Н. Технология конструкционных материалов материаловедение сварки [Текст] / В.Н. Гадалов, Ю.В. Скрипкина, В.В. Горожанкин [и др.]. Курск: ООО «Учитель». 2018. 225 с.
21. Закономерности формирования структуры частиц порошковых композиций на основе алюминия, получаемых механическим реакционным легированием / В.Н. Гадалов, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, И.В. Ворначева, С.Н. Кутепов, Е.А. Ельников, Д.С. Алымов, Д.И. Нестеров // Материаловедение. 2019. № 7. С. 38-42.
22. Композиционные порошковые покрытия специального назначения / В.Н. Гадалов, Е.А. Филатов, И.А. Макарова, А.В. Филонович, В.М. Рощупкин // Главный механик. 2020. №7(203). С. 32-36.
23. Гадалов, В.Н. Электролитические железофосфорные покрытия с наполнителем из карбида вольфрама, а также железомолибденовые и железовольфрамрвые покрытия [Текст] / В.Н. Гадалов, Е.А. Филатов, И.А. Макарова [и др.] // Современные состояния и перспективы развития науки и образования. Сб. статей III Межд.НПК (г. Петрозаводск, РФ 16.09.2020 г.). Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2020. С. 55-66.
24. Процессы упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов электроакустическим напылением смесью самофлюсующихся сплавов на никелевой и железной основах / В.Н. Гадалов, А.Е. Гвоздев, В.Р. Петренко, А.А. Иванов, А.В. Филонович, А.А. Калинин, И.А. Макарова // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 312-327.
25. Изучение формирования нанокомпозиционных фторопластовых тонкостенных покрытий на металлических подложках различной природы с использованием атомно-силовой микроскопии / И.А. Макарова, А.В. Филонович, В.Н. Гадалов, Е.А. Филатов // Главный механик. 2020. № 9(205). С. 41-56.
26. Вейвлет - обработка изображений нанокомпозитов, полученных сканирующим туннельным и электронным микроскопами / В.А. Ткаль, Н.А. Воронин, В.Г. Соловьев, Н.О. Алексеева, С.В. Панькова, М.В. Яников // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. № 6. С. 37-39.
27. Методические особенности электронно-микроскопических исследований структур нанометрового диапазона / В.П. Шелохвостов, Д.В. Образцов, Р.В. Шелохво-стов, В.В. Остриков // Технология металлов. 2008. № 1. С. 32-34.
28. Руководство по эксплуатации атомно-силового микроскопа NT-206. Гомель: ООО «Микротест машины». 2005. 65 с.
29. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006. 249 с.
30. Штаньский Д.В. Возможности просвечивающейся электронной микроскопии высокого разрешения для изучения наноматериалов [Текст] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. Том 70. №10. С. 31-38.
31. Овчиннико, Е.В. О механизме формирования фторсодержащих ингибиторов изнашивания на металлических подложках / Композиционные материалы в промышленности. Трубопроводы из полимерных композиционных материалов: изготовление, проектирование, строительство, эксплуатация: материалы XXIX Межд. Конф-ции и семинара (1-5 июня 2009 г.). Ялта. Киев: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2009. С. 442-450.
32. Полимер-силикатные машиностроительные материалы: физико-химия, технология, применение / С.В. Авдейчик, В.А. Лиопо, В.А. Струк, В.Я. Прушак, А.В. Про-тасеня, В.В. Дмитроченко. Минск: НПК «Тэхналопя». 2007. 431 с.
33. Особенности строения полимерных композитов, модифицированных углеродными добавками / В.А. Лиопо, В.А. Струк, Е.В. Овчинников, Л.В. Михайлова // Вестник ГрДУ. Сер. 2. 2000. №1. С. 47-53.
34. Долматов В.Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. Получение, свойства, применение. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. 344 с.
35. Тонкие пленки воды: особенности структуры и диэлектрических характеристик / В.А. Лиопо, С.В. Авдейчик, Л.В. Михайлова, А.С. Воронцов // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: материалы Девятой ежегодной медунар. промышленной конфер. Киев: УИЦ «Наука. Техника. Технология» 2009. С. 38-42.
36. Изучение порошков титановых сплавов, полученных электроэрозионным диспергированием отходов металлообработки / В.Н. Гадалов, Д.С. Алымов, И.А. Макарова, Е.А. Ельников // Упрочняющие технологии и покрытия. 2019. Том 15. №5(173). -С. 201-204.
37. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроискровыми способами / В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, Е.В. Агеев, Д.Н. Ро-маненко. М.: ИНФРА-М, 2020. 468 с.
38. Гадалов В.Н. Материаловедение и металловедение сварки: учебник / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, С.В. Сафонов, Е.А. Филатов, А.В. Филонович. Москва; Вологда: ИНФРА-ИНЖЕНЕРИЯ, 2021. 308 с.
39. Calculation of cluster structure of melts, its effect on formation of nanoamor-phous solid phases and their structural relaxation in subsequent heating / M.Kh. Shorshorov, A.E. Gvozdev, A.V. Afanaskin, E.A. Gvozdev // Metal Science and Heat Treatment. 2002. Т. 44. № 5-6. С. 232-236.
40. Моделирование микропластичности и механического поведения пористых материалов / И.К. Архипов, В.И. Абрамова, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.В. Панин // Деформация и разрушение материалов. 2021. № 1. С. 29-33.
41. Моделирование процессов ресурсосберегающей обработки слитковых, порошковых, наноструктурных и композиционных материалов: монография / М.Х. Шор-шоров, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, О.В. Кузовлева, Е.М. Селедкин, Д.С. Клементьев, А.А. Калинин. изд. 2-е, испр. и доп. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. 360 с.
42. Расчет кластерной структуры расплава, ее влияние на образование нано-аморфных твердых фаз и их структурную релаксацию при последующем нагреве / М.Х. Шоршоров, А.Е. Гвоздев, А.В. Афанаскин, Е.А. Гвоздев // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 6. С. 12-16.
43. Дорофеев Г.А., Зинягин Г.А., Макаров А.Н. Производство стали на основе железа прямого восстановления: монография. - Старый Оскол: ТНТ, 2021. - 324 с.
44. Комплексный подход к моделированию ресурсосберегающих процессов обработки и фрикционного взаимодействия металлических систем: монография / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, А.Н. Сергеев, А.Д. Бреки, Д.В. Малий, А.А. Калинин, С.В. Сапожников, С.Н. Кутепов, Д.А. Провоторов; под. ред. д-ра техн. наук, проф. А.Е. Гвоздева // Тула: Изд-во ТулГУ. 2017. 232 с.
45. Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low-and medium-carbon low-alloy steels / A.E. Gvozdev, I.V. Minaev, N.N. Sergeev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. №1. С. 41-44.
46. Multiparametric optimization of laser cuting of steel sheets / A.E. Gvozdev, I.V. Golyshev, I.V. Minaev, N.N. Sergeev, I.V. Tikhonova, D.M. Khonelidze, A.G. Kolmakov // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. №4. С. 305-310.
47. Temperature distribution and structure in the heat affected zone for steel sheets after lazer cutting / A.E. Gvozdev, N.N. Sergeev, I.V. Minaev, I.V. Tikhonova, A.N. Sergeev, D.M. Khonelidze, D.V. Maliy, I.V. Golyshev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. T. 8. №1. С. 148-152.
48. Decarburization and the influence of lazer cutting on steel structure / N.N. Sergeev, I.V. Minaev, A.E. Gvozdev, A.E. Cheglov, L.A. Tsyganov, E.S. Alyavdina, O.M. Gubanov, A.D. Breki // Steel in Translation. 2018. Т.48. № 5. С. 313-319.
49. Selecting Laser Cutting Modes for Engineering Steel Sheets Aiming at Provision of the Required Properties of Surface Quality / N.N. Sergeev, I.V. Minaev, I.V. Tikhonova, A.E. Gvozdev, A.G. Kolmakov, A.N. Sergeev, S.N. Kutepov, D.V. Maliy // Inorganic Materials: Applied Research, 2020. V.11. №4. P.815-822.
Гадалов Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, gadalov-vn@yandex.ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет,
Петренко Владимир Романович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, gadalov-vn@yandex.ru, Россия, Воронеж, Воронежский государственный технический университет,
Скрипкина Юлия Владимировна, канд. техн. наук, доцент, Julia_skr@,mail.ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет,
Губанов Олег Михайлович, канд. техн. наук, доцент, gubanov_oleg81@mail.ru, Россия, Липецк, Публичное акционерное общество «Новолипецкий металлургический комбинат» (ПАО НЛМК),
Архипов Игорь Константинович, д-р техн. наук, профессор, iarh@,listru, Россия, Тула Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Гвоздев Александр Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, gwozdew.alexandr2013@yandex.ru Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Кутепов Сергей Николаевич, канд. пед. наук, доцент, kutepov.sergei@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого,
Калинин Антон Алексеевич, инженер, antony-ak@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPOSITEMETAL POLYMER MATERIALS WITHNANO-AND ULTRA-DISPERSED PARTICLES
V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, Yu.V. Skripkina, O.M. Gubanov, I.K. Arkhipov, A.E. Gvozdev, S.N. Kutepov, A.A. Kalinin
The results of studies of the structure, mechanical and tribological properties of composite materials based on polytetrafluoroethylene (PTFE) and simple ^ИО3, Cr2Оз,ZrО2) and complex (spinels CoAl2Оз and MgAl2О4, and cordierite 2MgО 2Al2Оз 5SiО2) oxide nanopowders; as well as amorphous polyvinyl chloride (PVC) with heat stabilizers and elastomeric additives. Studies of thin-layer fluoro coatings with polymer matrix modified nano and ultra-dispersive particles of diamond-containing graphite (UDAG) by atomic-force microscopy (ASM) are presented.
450
Key words: metal-polymer composites, polymer matrix, ultra and nanodisperse particles, methods of production, thermal decomposition, metal vapor condensation, encapsulation, electrochemical deposition, supramolecular structures, structure, mechanical and tribo-logical properties, PTFE, spinels, oxide nanopowders, spherulites, agglomerates, amorphous polyvinyl chloride (PVC), thermal stabilizers, elastomeric additives, modifier thin-film fluoro-containing coatings, (UDAG) - ultra-dispersive diamond-containing graphite, oligomes, F andF14, hladon-137.
Gadalov Vladimir Nikolaevich, doctor of technical science, professor, gadalov-vn@yandex.ru, Russia, Kursk, Southwest State University,
Petrenko Vladimir Romanovich, doctor of technical sciences, head of department, gadalov-vn@yandex.ru, Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University,
Skripkina Julia Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, Julia_skr@,mail.ru, Russia, Kursk, Southwest State University,
Gubanov Oleg Mikhailovich, candidate of technical science, docent, gubanov_oleg81@mail.ru, Russia, Lipetsk, Novolipetsk metallurgical plant Public joint stock company (NLMK),
Arkhipov Igor Konstantinovich, doctor of technical Sciences, professor, iarh@list.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Gvozdev Aleksandr Evgen'yevich, doctor of technical science, professor, gwozdew.alexandr2013@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Kutepov Sergey Nikolaevich, candidate of pedagogical science, docent, kutepov.sergei@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Kalinin Anton Alekseevich, engineer, antony-ak@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
