ВПЛИВ ПРИРОДИ ПЛАСТИФіКАТОРА і ПОЛіСТИРОЛЬНОГО МОДИФіКАТОРА НА ВЛАСТИВОСТі ПОЛіВіНіЛХЛОРИДНИХ ПЛАСТИКАТіВ ТА КОМПОЗИТіВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»



Дослиджено вплив природи полютирольних модифiкаторiв i дiестерфталатних пластифша-торiв на поверхневу твердеть, теплостштсть за Ыка, стутнь вившьнення пластифжатора, пружно-пластичш властивостi полiвiнiлхлоридних пласти-катiв та композитiв на гхнш основi. Встановлено вплив полiмер-силiкатних матерiалiв на фiзико-мехашчш i теплофiзичнi властивостi та визначено умови направленого регулювання технологiчних i екс-плуатацшних властивостей модифжованих композитiв Ключовi слова: полiвiнiлхлорид, модифшуван-ня, пол^тирол, полiмер-силiкатний композит, пла-стифшащя, акрилонiтрилбутадieгстирольний пластик, наповнювач, дибутилфталат

□-□

Исследовано влияние природы полистирольных модификаторов и диестерфталатных пластификаторов на поверхностную твердость, теплостойкость по Вика, степень высвобождения пластификатора, упруго-пластические свойства поливинилхлоридных пластикатов и композитов на их основе. Установлено влияние полимер-силикатных материалов на физико-механические и теплофизические свойства, а также определены условия направленного регулирования технологических и эксплуатационных свойств модифицированных композитов

Ключевые слова: поливинилхлорид, модификация, полистирол, полимер-силикатный композит, пластификация, акрилонитрилбутадиенстирольный пластик, наполнитель, дибутилфталат

УДК 678.743.22:746.222-139

|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.29890|

ВПЛИВ ПРИРОДИ ПЛАСТИФ1КАТОРА I ПОЛ1СТИРОЛЬНОГО МОДИФ1КАТОРА НА ВЛАСТИВОСТ1 ПОЛ1-В1Н1ЛХЛОРИДНИХ ПЛАСТИКАТ1В ТА КОМПОЗИТ1В

Ю. В. Ларук

Астран* E-mail: [email protected] В. £. Левицький

Доктор техычних наук, професор* E-mail: [email protected] * Кафедра хiмiчноT технологи переробки пластмас Нацюнальний уыверситет '^BiB^^ пол^ехнка" вул. Степана Бандери, 12, м. Львiв, УкраТна, 79013

1. Вступ

Розробленню нових полiвiнiлхлоридних (ПВХ) матерiалiв, зокрема композицшних, прид^яеться тд-вищена увага у зв'язку з 1хшм широким використан-ням для рiзноманiтних щлей у виглядi листiв, труб, шланпв, профiлiв, покриттiв, виробiв конструкцш-ного призначення тощо. Завдяки фiзичному моди-фiкуванню ПВХ внаслiдок введення додатюв рiзноi природи вдаеться створити матерiали з необхiдним комплексом експлуатацiйних показниюв для виробiв конкретного практичного призначення.

Полiмернi композицiйнi матерiали, в тому числi i пластифжоваш ПВХ, складаються iз неперервноi полiмерноi матрицi, в якiй рiвномiрно розпод^ена дискретна чи неперервна фаза наповнювача. При цьо-му, роль полiмерноi матрицi полягае у створенш мщ-ного зв'язку мiж окремими елементами наповнювача i забезпеченнi композиту монолiтностi i здатностi до переробки як у високоеластичному, так i в'язкотекучо-му сташ [1]. Наповнювач надае композиту мщносп, жорсткостi, теплостiйкостi та iнших щнних властивостей [2]. Крiм того, поверхня наповнювача впливае на процеси структуроутворення в поверхневому шарi i в композитах при певних умовах реалiзуються такi

властивостi, якi не мав жоден iз компонентiв окре-мо [3]. До наповнювачiв-модифiкаторiв полiмерних композитiв, зокрема i на основi ПВХ, ставляться такi вимоги: технолопчна спорiдненiсть до полiмерноi матрицу високий ступiнь чистоти, вiдсутнiсть домшок; необхiднi фiзико-хiмiчнi характеристики наповнювача (розмiр, дисперснiсть, питома площа поверхш, на-явнiсть функцiйних груп тощо); стаб^ьшсть фiзичних i хiмiчних властивостей тд час переробки композитiв тд дiею високого тиску, температури та агресивних середовищ; здатнiсть направлено впливати на власти-востi композиту.

2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми

Полiмернi композицiйнi матерiали, як поряд з основним полiмером мштять високомолекулярний мо-дифiкатор, вiдзначаються необмеженими можливо-стями впливу природи i вмiсту як полiмерного модифь катора, так i наповнювача, на морфолопю матерiалу [1, 4], i тим самим, на комплекс технолопчних i експлуа-тацiйних властивостей.

Як полiмернi модифiкатори ПВХ використовують цiлий ряд полiмерних матерiалiв [5]: акриловi i бу-

Г

©

тадieн-стирольнi кополiмери, термопластичнi еласто-мери, каучуки, полюлефши, полiстирольнi пластики тощо. Для тдвищення сумiсностi компонентiв в таких сумшах можуть бути використат хiмiчно мо-дифiкованi полiмери: хлорований полiетилен [6], ма-леiнiзований полiбутадieн [7] тощо. Характер впливу полiмерних модифiкаторiв на морфологiю ПВХ поля-гае у формуваннi в модифжованому матерiалi рiвно-важнiшоi структури з меншим вмiстом залишкових напружень, здатшл витримувати великi деформацiйнi навантаження.

Слiд ввдзначити, що фiзичне модифiкування ПВХ пластикапв полiстирольними матерiалами [8, 9], яке включае попередне розчинення модифiкатора в дiестер-фталатному пластифiкаторi з подальшим сумiщенням з ПВХ, дае можливкть рiвномiрно розподiлити модифь катор в об'емi матерiалу внаслiдок пiдвищення техно-логiчноi сумiсностi мiж компонентами, що обумовлено перерозпод^ом мiжмолекулярних взаемодiй в системь

Властивостi полiмерних композитiв в значнш мiрi залежать як вщ природи полiмерноi матрицi, так i наповнювача. Модифiкованi силiкатнi наповнювачi суттево тдвищують фiзико-механiчнi i теплофiзичнi властивоси полiкапроамiду [10] i полiпропiлену [11], а металовмкш - пiдвищують термостаб^ьшсть та во-гнестiйкiсть термопластiв, зокрема, полiвiнiлхлориду [12], що обумовлено взаемним впливом компоненпв на морфологiю композипв.

Направлене введення полiмерних модифiкаторiв, дрiбнодисперсних наповнювачiв, дiестерфталатних пластифiкаторiв дозволяе регулювати фiзико-ме-ханiчнi, теплофiзичнi i фiзико-хiмiчнi властивостi мо-дифiкованих матерiалiв в широких межах.

3. Мета та задачi дослщження

Метою дослiджень е встановлення взаемозв'язку природи i вмкту дiестерфталатних пластифiкаторiв та полiстирольних модифiкаторiв з фiзико-механiчними, теплофiзичними та фiзико-хiмiчними властивостями модифiкованих полiвiнiлхлоридних пластикатiв та композипв на ïхнiй основi.

Для досягнення поставленоï мети вирiшyвались наступш завдання:

- дослiдити вплив полктирольного модифiкатора на прyжно-пластичнi властивостi полiвiнiлхлоридних пластикатiв, ïхнi поверхневу твердiсть, теплостшюсть за Вiка, стyпiнь вивiльнення пластифжатора;

- встановити вплив вмiстy полштирол-магнетит-ного наповнювача на мiцнiсть тд час розривання i поверхневy твердеть ПВХ композитiв.

- встановити вплив полiмер-силiкатного наповнювача на фiзико-механiчнi i теплофiзичнi властивостi ПВХ композипв.

4. Матерiали i методи дослщжень впливу полiмерних модифiкаторiв та наповнювачiв на властивостi полiвнiлхлоридних пластикатiв i композиив

Дослiднi зразки готyвали на основi ПВХ марок Lacovyl PB1156 та KSR-67. Пластифiкаторами висту-пали очищен дибутифталат (ДБФ) i дюктилфталат

(ДОФ). Якполiмернiмодифiкатори використовувались: сyспензiйний ПС i акрилонiтрилбyтадiенстирольний (АБС) пластик. Як наповнювачi були використанi полiмер-неорганiчнi матерiали: полктирол-магнети-товi матерiали (ПММ), як е вiдходами полiграфiч-ного виробництва, та полiмер-силiкатнi композити (ПСК), в яких макромолекули рiвномiрно розподiленi в силжатному каркасi. ПСК одержували за розро-бленою технологiею [13] сумшним осадженням з роз-чинiв натрiевого рiдкого скла i поверхнево-активних полiмерiв (полiвiнiлпiролiдонy (ПВП) i полiвiнiло-вого спирту (ПВС)) пiд дiею хлоридноï кислоти або хлоридiв металiв, зокрема купруму хлориду.

Полктирольний модифiкатор попередньо розчи-няли у пластифiкаторi з наступним сумщенням з ПВХ. Поим композищю желювали впродовж 1 год. при 363 К з наступним вальцюванням при 418 К або екструдуванням в екстрyдерi типу Cellier. Для приго-тування композицшних матерiалiв дрiбнодисперснi ПММ або ПСК попередньо змшували з ПВХ у змшу-вачi барабанного типу МШЛ-1.

Поверхневу твердость зразкiв за конiчною точкою текучосп визначали на консистометрi Хеплера при 293 К вдавлюючи в зразок полiмерy стальний конус з кутом загострення 58° 08' тд навантаженням 49 Н впродовж 60 с. Визначення пружно-пластичних характеристик проводили з використанням твердомiра ТШР-76 за ISO 7619. Мщшсть пiд час розривання i ввд-носне видовження тд час розтягування визначали за ISO R527 на розривнш машиш TIRA Test 2200. Визна-чення теплостшкосп за Вiка проводили за ISO 306-68.

5. Результати дослщжень показниюв властивостей модифжованих ПВХ пластикаив i композитiв залежно вiд ïx складу та ïx обговорення

Попередне розчинення полiстирольного модифжа-тора в дiестерфталатних пластифiкаторах з подальшим сумщенням одержаного розчину або суспензп з дрiбно-дисперсним ПВХ дозволяе одержати модифжоват ПВХ матерiали, якi ввдзначаються технологiчнiстю пiд час переробки як вальцюванням, так i екструзiею, а також рiвномiрним розподiлом компонентiв. Таю модифжо-ванi матерiали залежно вщ природи пластифiкатора та полiмерного модифжатора вiдзначаються рiзним комплексом фiзико-механiчних (поверхневою твердiстю (F), числом пружносп (S)), теплофiзичних (теплостш-кiстю за Вжа (ТВ)) та фiзико-хiмiчних (ступенем вившь-нення пластифiкатора (СВ)) властивостей (табл. 1).

Слщ вiдзначити, що значення числа пружност ПВХ матерiалiв з пiдвищенням вмiсту полктирольно-го модифжатора збiльшуеться. Так, для композицш на основi ДБФ збiльшення вмшту ПС у 1,5 рази призво-дить до збiльшення значення поверхневоi твердостi на 20 %. Аналопчний вплив спостерiгаеться пiд час використання як модифжатора полiвiнiлхлоридних матерiалiв АБС пластику. Зб^ьшення вмiсту модифь катора дае можлившть пiдтримувати на високому рiвнi пружнi характеристики ПВХ пластикапв навiть при суттевому (у 4 рази) збшьшенш вмiсту пластифжато-ра; при цьому число пружностi становить =80-84 %.

Таю особливост пружно-пластичних властивостей модифжованих ПВХ пластикатiв, очевидно, пов'язаш

зi зменшенням рухливостi молекул пластифiкатора шд впливом полiмерного модифiкатора та утворенням щшьно! флуктуацшно1 сiтки за участю полктироль-них макромолекул (рис. 1).

Таблиця 1

Вплив природи пластиф^атора та полютирольного модифiкатора на властивост ПВХ матерiалiв

тером взаeмодiй та рiзним ступенем набрякання ПС в пластифiкаторi з можливим його розчиненням та розподшенням у ПВХ матриш.

№ з/п Вм1ст компонента, м.ч. на 100 м.ч. ПВХ £ МПа S, % ТВ, °С СВ, %

Модифжа-тор Пластиф1ка-тор

ПС АБС ДБФ ДОФ

1 - - 30 - 30,54 42,53 ~22 3,36

2 - - - 30 75,42 40,57 40 0,58

3 - 2,8 30 - 56,65 52,49 36 1,59

4 2,8 - 30 - 50,69 48,32 35 1,13

5 4,2 - 30 - 60,03 84,61 - 1,54

6 13,4 - 90 - 23,50 80,14 - 1,81

7 17,6 - 120 - - 81,29 - 2,67

8 2,8 - - 30 80,65 59,00 38 1,95

Рис. 1. Схематичне зображення модиф^ованого ПВХ пластикату: 1 — макромолекули ПВХ; 2 — поперечш зшивки кристалiтiв ПВХ; 3 — полютирольний модифiкатор

Про зменшення рухливостi молекул пластифшато-ра пiд впливом полктирольного модифiкатора також свiдчить зменшення значень ступеня вившьнення пла-стифiкатора з модифшованих полiвiнiлхлоридних ма-терiалiв. Утворення щшьшшо! флуктуацшно1 сiтки за безпосередньо! участi полiстирольних макромолекул пiдтверджують теплофiзичнi показники модифшова-них матерiалiв. Так, у випадку використання полкти-рольного модифшатора спостерiгаeться пiдвищення значення теплостшкос^ за Вiка ПВХ пластикатiв на основi ДБФ на 15-20 °С.

Вплив полiстиролвмiсного модифiкатора на мор-фологiю та властивостi ПВХ пластика^в також простежуеться пiд час 1хнього наповнення полкти-рол-магнетитовими матерiалами.

Встановлено (рис. 2), що для ПВХ пластика^в з вмiстом пластифiкатора 30 мас. ч. введення ПММ призводить до суттевого зростання мщносл шд час розривання та поверхнево! твердосл композитiв, а для пластикатiв з вмктом пластифiкатора 50 мас. ч. - спо-стерiгаеться зворотна картина.

Таи особливост властивостей модифiкованих ПВХ матерiалiв, очевидно, пов'язанi зi змшою характеристик мiжфазних шарiв, взаемним впливом ком-понентiв на морфологш ПВХ, а також рiзним харак-

Рис. 2. Вплив вмiсту ПММ на значення мщносл пiд час розривання та поверхневоТ твердостi ПВХ композилв при рiзному вмiстi пластиф^атора. Вмiст ДБФ, мас. ч. на 100 мас. ч. ПВХ: 1, 3 - 30; 2, 4 - 50

Слщ вщзначити, що ПММ шдвищуе значення числа пружносл ПВХ композилв незалежно вщ вмiсту пластифiкатора. Так, введення 5 мас. ч. ПММ шдвищуе значення 5 композилв при вмкл пластифшатора 30 мас. ч. з 42,5 % до 52,9 %, а при вмкл 50 мас. ч. - з 74,9 % до 78,8 %.

У ПВХ композилв, як мктять ПММ, характер змши фiзико-механiчних властивостей, насамперед, пов'язаний з утворенням перехщних шарiв мiж ПВХ та полiстирольними макромолекулами наповнювача за участi пластифiкатора.

Наявнiсть у наповнювачi полiстирольних макромолекул, очевидно, призводить до формування мщно-го адгезшного зв'язку з ПВХ матрицею, що е необхщ-ною умовою пiдсилення i утворення на межi роздiлу поверхневих шарiв з особливими властивостями.

Поряд з цим, шдвищення технолопчних i експлу-атацiйних властивостей полiмерних композицiйних матерiалiв, зокрема полiвiнiлхлоридних, досягаеться лише в тому випадку, коли збертаються взаемодп компонентiв композиту в процеа його експлуатацп. А це можливе лише шд час !х взаемодп на межi розподшу фаз, що сприяе пiдвищенню сумкност наповнювача i полiмерноl матриш. Серед методiв пiдвищення сумiсностi мiж компонентами полiмерних компози-цiйних матерiалiв широко використовуються методи, пов'язанi з попередшм модифiкуванням наповнювачiв неоргашчно1 природи функцшноактивними високо-молекулярними сполуками (ВМС) адсорбшею на по-верхнi дрiбнодисперсних неорганiчних частинок або ж внаслщок сумiсного осадження дрiбнодисперсних наповнювачiв та функцшноактивних ВМС [10, 14]. Сумкне осадження, порiвняно з iншими способами модифшування, дозволяе одержати полiмер-силiкат-ш матерiали, в яких ВМС модифшатор рiвномiрно розподiлений в силiкатному каркась

У зв'язку з цим, також являло штерес встанови-ти вплив модифшованих полiвiнiлпiролiдоном дрiб-нодисперсних силшатних наповнювачiв - ПСК на фiзико-механiчнi та теплофiзичнi властивостi ПВХ пластикалв.

Встановлено (рис. 3), що не залежно вщ вмшту ПСК в ПВХ композит оптимальний BMicT полiмерного мо-дифiкатора у складi ПСК становить 2-5 %.

Рис. 3. Вплив вмюту ПВП у модифкованому силкатному наповнювачi на значення поверхневоТ твердост ПВХ матерiалу (ПВХ:Д0Ф:ПС=100:2,8:30 мас. ч.).

Вмiст ПСК, %: 1 - 1, 2 - 5, 3 - 10

Подальше збшьшення вмшту ПВП в ПСК призво-дить до спадання значення поверхнево! твердосп ПВХ композитiв, що, очевидно, е наслiдком змiни поверх-невих характеристик наповнювача пiд дiею модифша-тора, зокрема, пдрофтзацп поверхнi та формування менш щiльних мiжфазних шарiв [14].

Як модифшований, так i не модифшований ПСК, пiдвищуе теплостiйкiсть за Вша та поверхневу твердшть ПВХ композипв (рис. 4).

100

90 -

1 1—>__________-Л

/^Lr---:--—___—

" Г

Р <_______-—

80 н

ГО

70^

40

30

0 1

8 9 10 Вм1ст ПСК, %

Рис. 4. Вплив вмюту наповнювача ПСК на поверхневу твердють та теплостiйкiсть за Вка ПВХ композитiв (ПВХ:ДОФ:ПС = 100:2,8:30 мас. ч.). 1, 3 - ПСК модифкований полiвнiлпiролiдоном;

2, 4 - не модифкований ПСК

При цьому, модифшований полiвiнiлпiролiдоном ПСК суттевше впливае на фiзико-механiчнi та тепло-фiзичнi властивостi ПВХ композитiв. Це може бути спричинено завершенням процесу структуроутворен-ня, шдльшшим пакуванням макромолекул та заповнен-ням мшропорожнин пiд впливом макромолекул ПВП при !х вмiстi 2-5 % в силiкатному наповнювачi.

6. Висновки

Встановлено вплив природи полштирольного мо-дифшатора на фiзико-механiчнi, теплофiзичнi i фiзи-ко-хiмiчнi властивостi ПВХ пластикатiв. 3i збшьшен-ням вмiсту полiстирольного модифшатора зростае

поверхнева твердiсть на 40-60 %, теплостшкшть за Вiка на 15-20 °С i значення числа пружноси компо-зитiв у 1,2-1,5 рази, а також зменшуеться стушнь вивiльнення пластифiкатора у 1,5-2 рази. Такий ефект досягаеться направленим впливом природи i вмшту модифiкатора та пластифшатора на морфоло-гiю ПВХ пластика^в з утворенням шдльшшо! флукту-ацшно! сiтки, що обумовлено перерозподшом мiжмо-лекулярних взаемодiй в системь Виявлено зростання фiзико-механiчних i теплофiзичних показникiв ПВХ композитiв зi збыьшенням вмiсту полiмервмiсних наповнювачiв (полiстирол-магнетитовi матерiали та полiмер-силiкатнi композити) завдяки шдвищенню технолопчно! сумiсностi мiж компонентами i утво-рення мiжфазних шарiв за безпосередньо! участi макромолекул наповнювача.

На пiдставi проведених дослiджень показано, що направлене введення полштирольних модифiкаторiв, дрiбнодисперсних полiмервмiсних наповнювачiв i дiе-стерфталатних пластифiкаторiв дозволяе впливати на морфологш ПВХ матерiалiв i, тим самим, досягати необхщного комплексу фiзико-механiчних, теплофь зичних i фiзико-хiмiчних властивостей компози^в для конкретного практичного використання.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Л^ература

Long, A. C. Composites forming technologies [Text] / A. C. Long. - Cambridge: Woodhead Publishing House, 2007. - 344 p. doi: 10.1533/9781845692537 Fink, F. J. A concise introduction to additives for thermoplastic polymers [Text] / J. K. Fink. -Hoboken, Salem: Wily-Scrivener, 2010. - 282 p. doi: 10.1002/9780470624241

Xantos, M. Functional fillers for plastics, 2nd edition [Text] / Marino Xantos. - Weinhem: Wiley-VCH, 2010. -531 p. doi: 10.1002/9783527629848 Кербер, М. Л. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология [Текст] / М. Л. Кербер, В. М. Виноградов, Г. С. Головкин. - СПб: Професия, 2008. - 560 с.

Imran, N. U. Effect of various additives on the physical properties of poly(vinyl chloride) resin [Text] / N. U. Imran, A. S. Suhail, A. Shaheen. // Pak. J. Anal. Envirom. Chem. - 2010. - Vol. 11, Issue 2. - P. 44-50. Zhou, Q. Modification of polyvinyl chloride/chlorinated polyethylene blends with ultrafine particles of polystyrene [Text] / Q. Zhou, W. Yang, Q. Wu, B. Yang, J. Huang, J. Shen // European Polymer Journal. - 2000. - Vol. 36, Issue 8. - P. 1735-1740. doi: 10.1016/s0014-3057(99)00228-1

7. Тихонов, Н. Н. Исследование особенностей модификации поливинилхлорида продуктами малеинизации полибутадиена [Текст] / Н. Н. Тихонов, Б. С.Кирин // Пласт. массы. - 2010. - № 10. - С. 24-28.

8. Ларук, Ю. В. Вплив мiжмолекулярних взаемодш на сумюшсть полiвiнiлхлориду i полктиролу в дiестер-фталатних пластифшаторах [Текст] / Ю. В. Ларук, А. М. Калагурка, В. 6. Левицький // Вкник НУ "Львiвська пол^ехшка", "Хiмiя, технолопя речовин та !х застосування". - 2014. - № 787. - C. 425-428.

9. Pingping, Z. Viscosity behavior of incompatible poly(vinyl chloride) / polystyrene blends in various solvents [Text] / Z. Pingping, Y. Haiyang, Z. Yiming. // European Polymer Journal. - 1999. - Vol. 35. Issue 5. - P. 915-921. doi: 10.1016/s0014-3057(98)00064-0

10. Levytskyj, V. Influence of the silicate modifier nature on the structure and properties of polycaproamide [Text] / V. Levytskyj, V. Kochubei, A. Gancho // Chemistry and Chemical Technology. - 2013. - Vol. 7, Issue 2. - P. 169-172.

11. Ганчо, А. В. Структура i властивост композийв на 0CH0Bi полшрошлену та полiмер-силiкатного модифшатора [Текст] / А. В. Ганчо, В. 6. Левицький, А. С. Масюк // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. - 2011. - Т. 5, № 6 (53). -C. 54-57. - Режим доступа: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1250/1152

12. Stipanelov Vrandecic, N. Effect of Ca/Zn stabiliser on thermal degradation of poly(vinyl chloride)/chlorinated polyethylene blends [Text] / N. Stipanelov Vrandecic, I. Klaric, U. Roje // Polymer Degradation and Stability. - 2001. - Vol. 74, Issue 2. - P. 203-212. doi: 10.1016/s0141-3910(01)00013-1

13. Ганчо, А. В. Фiзико-хiмiчнi закономiрностi формування полiвiнiлпiролiдон-силiкатних нанокомпозицшних матер1ал1в [Текст] / А. В. Ганчо, В. 6. Левицький, О. В. Суберляк // Вопросы химии и химической технологии. - 2010. - № 6. -С. 55-59.

14. Tenkayala, S. R. Synthesis and characterization of poly(vinyl alcohol) / water glass (SiO2) nanohybrids via sol-gel process [Text] / S. R. Tenkayala, M. C. S. Subha, V. R. Gorla, Y. H. Kim, C. R. Kashay, V. P. Chalapati // Journal of Applied Polymer Science. - 2010. - Vol. 117, Issue 6. - P. 3533-3538. doi: 10.1002/app.32258

Подано експериментальш дат вимiрю-вання стiйкостi покриттiв, як одержано на сталi 15Х11МФ за допомогою плазмотронно-го, вакуумно-дугового, юнно- та атомно-юнного методiв формування. Одержано ктетичш кривi руйнування покриттiв. Встановлено, що покрит-тя, як одержано iонно-плазмовим методом мають бшьшу стштсть до ди кавтаци порiвня-но iз сталлю. Вивчено характер ерози поверхш покриттiв. Встановлено взаемозв'язокмiж стш-к^тю i мжротверд^тю покриттiв

Ключевi слова: покриття, формування плаз-мотронне, електронно^скрове, вакуумно-дугове, атомно-юнне, кавтащя, стштсть, взаемозв'язок, мшротверд^ть

□-□

Представлены экспериментальные данные по измерениям стойкости (прочности) покрытий при воздействии ультразвуковой кавитации. Покрытия получены на образцах из нержавеющей стали 15Х11МФ при использовании плазмотрон-ного, вакуумно-дугового, атомно-ионного методов осаждения. Получены кинетические кривые покрытий и характер изменения их поверхности при воздействии кавитации. Установлена высокая стойкость ионно-плазменных покрытий и ее взаимосвязь с микротвердостью

Ключевые слова: покрытия, плазмотронное осаждение, электроискровое, вакуумно-дуговое, атомно-ионное, кавитация, стойкость, взаимосвязь, микротвердость

УДК 621.793

|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.29576|

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ПОКРЫТИЙ ПРИ МИКРОУДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

В. Н . Вое вод и н

Член-корреспондент АН Украины, профессор, директор** E-mail: [email protected] Г. Н. Картмазов Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, руководитель отдела* E-mail: [email protected] В. Г. Маринин Кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник* E-mail: [email protected] *Отдел интенсивных вакуумно-плазменных технологий** **Институт физики твердого тела, материаловедения и технологий Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» ул. Академическая, 1, г. Харьков, Украина, 61108

1. Введение

Опыт эксплуатации оборудования на АЭС и ТЭС показывает, что ряд его элементов работает в условиях микроударного воздействия, обусловленного высокоскоростными потоками капель воды, твердых частиц и кавитацией. При этом в поверхностных слоях материа-

ла возникают локальные напряжения, изменяющиеся во времени с большой скоростью и достигающие значений, сравнимых по величине с пределом прочности материала, в частности, стали 15Х11МФ ( оТ ~700 МПа). Результатом этого воздействия является интенсивное разрушение (эрозия) поверхностных слоев конструкционных материалов, что определяет эксплуатаци-

g