CC BY
0бактерий в качестве маркера загрязнения почв нефтью может быть полезным при мониторинге процесса восстановления загрязненных участков нефтегазового комплекса. На фоне уменьшения активности нитрифицирующих микроорганизмов в почвах наблюдается редукция разнообразия и численности микроскопических грибов.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (рег. № 122011200369-1) с использованием научного оборудования Центра коллективного пользования ФИЦЯНЦ СО РАН.
Литература
1. Lamichhane S., Krishna K.C.B., Sarukkalige R.Surfactant-enhanced remediation of poly-cyclic aromatic hydrocarbons: a re-view // Journal of Environ. Manag. 2017. Vol. 199. P. 46-61. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.05.037.
2. Ерофеевская Л.А. Разработка способа очистки мерзлотных почв и грунтов от нефте-загрязнений в природно-климатических условиях Якутии: автореф. на соиск. ученой степ. канд. биол. наук: 03.02.08: Якутск: 2018. 28 с.
3. Сивцев С.И., Ерофеевская Л.А. Санация и рекультивация нефтезагрязненных земель в почвенно-климатических условиях Республики Саха (Якутия) // Высшая школа: научные исследования. Часть 2. Уфа: Инфинити, 2019. С. 125-131.
4. Патент № 2565549 РФ. Биопрепарат для биоремедиации нефтезагрязненных почв для климатических условий Крайнего Севера / Л.А. Ерофеевская, Ю.С. Глязнецова. Опубл. 20.10.2015. Бюл. No 29.
5. Донерьян Л.Г., Водянова М.А., Тарасова Ж.Е. Микроскопические почвенные грибы -организмы-биоиндикаторы нефтезагрязненных почв // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. No 9. С. 891-894. DOI: 10.1882/0016-9900-2016-9-891-894.
6. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализов.
7. Керстен Д.К. Морфологические и культуральные свойства индикаторных микроорганизмов нефтегазовой съемки // Микробиология. 1963. № 5. С. 1024-1030.
8. РД 39-0147098-90. Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазпрома. 1990. 57 с.
9. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фи-тотоксичность в отношении высших растений. Стандартинформ, 2010. 15 с.
DOI: 10.24412/cl-37269-2024-1 -274-276
ВЛИЯНИЕ СТЕКЛОВОЛОКНА НА СВОЙСТВА СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА
Данилова С.Н., Иванова Н.Н., Лазарева Н.Н., Васильев А.П., Охлопкова А.А.
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск
dsn.sakhayana@mail .ru
В работе проведено исследование влияния стеклянных волокон на механические и трибо-логические свойства полимерных композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Для сравнения были использованы стеклянные волокна с длиной 0,2 мм и 3 мм. Установлено, что использование стеклянных волокон способствует снижению коэффициента трения комопзитов и повышению модуля упругости по сравнению с исходным полимером.
В настоящее время в конструкциях транспортных средств и технологических оборудований насчитывают множество деталей, сделанных из полимерных композиционных материалов (ПКМ). При этом эксплуатационные характеристики всей техники и транспортного обо-
рудования во многом зависят от работоспособности и надёжности полимерных изделий. Особенно в климатических условиях северных регионов Российской Федерации существует острая проблема, связанная с повышением срока службы полимерных деталей, вследствие неприспособленности техники выдерживать жесткие условия эксплуатации в резкоконтинентальном климате. Поэтому необходимо создание нового класса материалов с повышенным комплексом функциональных свойств, и обладающих высокими значениями морозостойкости. Одним из перспективных полимерных матриц для изготовления морозостойких ПКМ выступает сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Его свойства во многом предопределяются высокой молекулярной массой, благодаря чему СВМПЭ характеризуется высокой прочностью, износостойкостью, жесткостью и химической инертностью, что обуславливает область его использования в качестве деталей, непосредственно работающих в среде масел и топлива. Известно [1], что изделия или детали из СВМПЭ могут эксплуатироваться при низких температурах, так как сохраняют высокую ударостойкость даже при -100 °С и ударную вязкость до -100 °С. Однако, материалы из СВМПЭ характеризуются низким значением модуля упругости, вследствие чего необходимо модификация полимерной матрицы. Одним из самых доступных методов модификации полимерных матриц является введение наполнителей, в том числе армирование короткими волокнами. Стеклянное волокно (СВ) широко используется для создания волокнистых композиционных материалов (ВКМ), которые обладают высокой прочностью, гибкостью, жесткостью и долговечностью и т. д. [2]. Механическое поведение во-локно-армированных ПКМ зависит от прочности и модуля упругости вводимых волокон, а также его однородности и ориентации в полимерной матрице. В данное время, не раскрыто в полной мере влияние стеклянных волокон с различной размерностью длин волокон на армирование полимерных матриц с высокой вязкостью.
Целью исследования является изучение влияния стеклянного волокна на механические и трибологические свойства композиционных материалов на основе СВМПЭ.
В работе в качестве полимерной матрицы использовали СВМПЭ марки GUR 4150 (Celanese, Германия) с молекулярной массой 8,7 млн г/моль, со средним размером частиц 120 мкм и внутренней вязкостью 3000. В качестве наполнителей выступают стеклянные волокна с размерами: волокна с длиной 3 мм и диаметром 9-14 мкм, и измельченные волокна с длиной 0,2 мм и диаметром 9-14 мкм. Композиты для исследований получали методом горячего прессования при температуре 175 °С и давлении 10 МПа, при выдержке в течение 20 мин. Исследование механических свойств ПКМ проводили на разрывной машине Autograph AGS-J (Shimadzu, Япония) согласно ГОСТ 11262-2017. Количество образцов на каждое испытание составляло - 6. Трибологические исследования проводились на испытательной машине UMT-3 (CETR, США) при удельной нагрузке 1,9 МПа и линейной скорости скольжения 0,5 м/с по схеме трения «палец-диск» в течение 3 ч. Количество параллельных испытаний на каждую композицию составляло - 3.
Результаты мехначеских испытаний СВМПЭ и ПКМ в зависимости от содержания и размера СВ приведены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость относительного удлинения при разрыве (а), предела прочности при растяжении (б) и модуля упругости (в) СВМПЭ и ПКМ от содержания СВ
На основании проведённых исследований установлено, что значение предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве ПКМ с 5 масс.% СВ остаётся на уровне исходного полимера. С увеличением содержания стекловолокна от 10 до 20 масс.% в полимере наблюдается снижение деформационно-прочностных свойств. Так, при введении СВ с длиной 3 мм зафиксировано снижение относительного удлинения на 18% и предела прочности на 25%, тогда как СВ с длиной 0,2 мм способствует к снижению этих параметров на 85% и на 33%, соответственно. Несмотря на это, введение стекловолокон в СВМПЭ сопровождается существенным увеличением модуля упругости: СВ с длиной 3 мм - на 76% и СВ с длиной 0,2 мм - на 126%.
Результаты трибологических исследований СВМПЭ и ПКМ в зависимости от содержания и размера СВ представлены на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость коэффициента трения (а) и скорости массового изнашивания (б) СВМПЭ
и ПКМ от содержания СВ
Как видно из рис. 2, композиты, содержащие СВ, характеризуются снижением коэффициента трения. Максимальное снижение на 41% относительного ненаполненного СВМПЭ зафиксировано у композита, наполненного 20 масс.% СВ с длиной 3 мм. В этом случае, более длинные стекловолокна участвуют в ориентационных эффектах при трении по сравнению с измельченными, тем самым снижают сдвиговое напряжение. Однако, введение стекловокон сопровождается увеличением значения скорости массового изнашивания, что может быть вызвано вытеснением волокон на поверхность при изнашивании, которые могут в дальнейшем действовать как дополнительные абразивные частицы.
Таким образом, установлено, что измельченные стекловокна существенно увеличивают жесткость ПКМ, тогда как длинные волокна, участвуют в ориентационных эффектах при трении, тем самым снижают коэффициент трения.
Работа выполнена при финансовой поддержке МНиВО РФ НИР FSRG-2023-0026.
Литература
1. Андреева И.Н., Веселовская Е.В., Наливайко Е.И., Печенкин А.Д., Бухгалтер В.И., Поляков А.В. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. Л.: Химия, 1982. 80 с.
2. Morampudi P., Namala K.K., Gajjela Y.K., Barath M., Prudhvi G. Review on glass fiber reinforced polymer composites // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 43. P. 314-319.
