ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Строительное материаловедение

Эпоксидные антифрикционные материалы с волластонитом

  • Готлиб Елена Михайловна - Казанский национальный исследовательский технологический университет (КНИТУ)
  • Хасанова Альмира Рамазановна - Казанский национальный исследовательский технологический университет (КНИТУ)
  • Галимов Энгель Рафикович - Казанский национальный исследовательский технологический университет (КНИТУ)
  • Соколова Алла Германовна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.3.311-321
Страницы: 311-321
Введение. Отечественный минеральный наполнитель природного происхождения волластонит, также известный как метилсиликат кальция, используется для получения износостойких эпоксидных антифрикционных композиций. Благодаря анизодиаметричной форме его частиц происходит микроармирование композиций, повышается их адгезионная прочность и износостойкость, улучшаются антифрикционные свойства, особенно в случае органомодификации четвертичными аммонийными солями. В связи с этим, большой интерес для исследователей, занимающихся разработкой материалов с низким коэффициентом трения, представляет изучение влияния химического строения поверхностно-активных веществ (ПАВ) класса четвертичных аммонийных солей (ЧАС) на свойства эпоксидных композиций. Материалы и методы. Эпоксидная диановая смола ЭД-20 отверждалась аминоалкилфенолом АФ-2. Содержание отвердителя определялось эквимольным соотношением эпоксидных и аминных групп. В качестве наполнителя применялся волластонит марки МИВОЛ 10-97 с соотношением длины зерен к диаметру 15:1. Активацию поверхности волластонита проводили с помощью ПАВ класса ЧАС отечественного производства. Износостойкость образцов устанавливали с помощью вертикального оптиметра ИЗВ-1. Коэффициент трения определяли на автоматизированной машине трения Tribometer, CSM Instruments. Aдгезионную прочность клеевого соединения определяли по ГОСТ 28840-90. В качестве склеиваемых поверхностей использовали две полосы листового алюминия в соответствии с ГОСТ 14759-69. Результаты. Уменьшение износа эпоксидных покрытий в случае их наполнения микроармирующим волластонитом обусловливается увеличением степени сшивки композиций. Длина алкильного радикала четвертичных аммонийных солей, используемых для обработки поверхности волластонита, влияет на расстояние между узлами эпоксидной сетки. С ростом длины цепи ЧАС износ эпоксидных материалов уменьшается. Введение в состав эпоксидных композиционных материалов волластонита, содержащего оксиды металлов, повышает износостойкость, адгезионную прочность и снижает коэффициент трения покрытий. Выводы. Отвержденные АФ-2 эпоксидные композиции, наполненные волластонитом марки Миволл 10-97, имеют повышенную износостойкость, адгезионную прочность и более низкий коэффициент трения. Больший эффект улучшения этих свойств наблюдается в случае применения волластонита, поверхностно-модифицированного ПАВ класса ЧАС. Волластонит представляет практический интерес в качестве микроармирующего наполнителя с упрочняющим действием для повышения износостойкости и адгезии к металлам эпоксидных материалов и снижения коэффициента их трения.
  • волластонит;
  • четвертичные аммонийные соли;
  • эпоксидные материалы;
  • антифрикционные свойства;
  • износостойкость;
  • поверхностно-активные вещества;
  • адгезионная прочность;
  • коэффициент трения;
Литература
  1. Колесников В.И., Мигаль Ю.Ф., Мясникова Н.А. Антифрикционные композиционные полимерные материалы для узлов трения // Вестник Южного научного центра. 2004. № 1. С. 13-16.
  2. Терентьев В.Ф. Триботехническое материаловедение. Красноярск : Материаловедение, 2003. 103 с.
  3. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. М. : Изд-во МСХА, 2001. 616 с.
  4. Кохановский В.А., Больших И.В., Новиков Е.С. Антифрикционные композиционные покрытия с эпоксидной матрицей // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС). 2016. № 1 (61). С. 21-25.
  5. Пинчук Л.С., Струк В.А., Кравченко В.И., Костюкович Г.А. Основы трибологии. Гродно : Гродненский государственный университет им. Я. Купалы, 2005. 195 с.
  6. Колесников В.И., Бардушкин В.В., Лапицкий А.В., Сычев А.П., Яковлев В.Б. Эффективные упругие характеристики антифрикционных композитов на эпоксидной основе // Вестник Южного научного центра РАН. 2010. Т. 6. № 1. С. 5-10.
  7. Каримов Н.К., Ганиев И.Н., Олимов Н.С. Исследование влияния основных факторов на физико-химические свойства композиционных эпоксидных материалов, применяемых в качестве антифрикционных и антикоррозионных покрытий // Композиционные материалы : доклады академии наук Республики Таджикистан. 2008. Т. 51. № 9. С. 685-689.
  8. Богодухов С.И., Козик Е.С. Материаловедение. Старый Оскол : Тонкие наукоемкие технологии, 2013. 534 с.
  9. Тюльнин В.А., Ткач В.Р., Эйрих В.И., Стародубцев Н.П. Волластонит: уникальное минеральное сырье многоцелевого назначения. М. : Издательский дом «Руда и металлы», 2003. 144 с.
  10. Быков Е.А., Самсонова Т.Е. Использование современных материалов ЗАО «Геоком» для производства керамических изделий // Стеклокерамика. 2006. № 9. С. 36-39.
  11. Акатьева Л.В. Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов : дис. … д-ра техн. наук. М., 2014. 303 с.
  12. Haque F., Santos R., Dutta A., Trimmanagari M., Chiayng I. Co-benefits of wollastonite weathering in agriculture: CO2 Sequestration and promoted plant growth // ACS Omega. 2019. Vol. 4. Issue 1. Pp. 1425-1433. DOI: 10.1021/acsomega.8b02477
  13. Белый В.А. Проблемы создания композиционных материалов и управление их фрикционными свойствами // Трение и износ. Минск : Наука и техника, 1982. Т. 3. С. 389-395.
  14. Гладун В.Д., Башаева Л.А., Андреева Н.Н. Исследование и разработка композиционных материалов на волластонитовой основе для изделий многоцелевого назначения. М. : МГТУ «Станкин», 1995. C. 76.
  15. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение. СПб. : Профессия, 2005. 240 с.
  16. Пат. 2252229 РФ, МПК C08G 59/68, C08L 63/00. Эпоксидная композиция / Поляков Д.К., Коробко А.П., Ушаков А.Е., Сорина Т.Г., Пенская Т.В., Хайретдинов А.Х. и др.: № 2003107938/04; заявл. 25.03.2003; опубл. 10.10.2004. Бюл. № 14. 15 с.
  17. Готлиб Е.М., Галимов Э.Р., Хасанова А.Р. Трение, износ и антифрикционные свойства эполлимерных материалов. Казань : Изд-во АН РТ, 2017. 143 с.
  18. Готлиб Е.М., Галимов Э.Р., Хасанова А.Р., Ямалеева Е.С. Антифрикционные эпоксидные материалы, наполненные активированным волластонитом // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2017. Т. 19. № 3. С. 7-17. DOI: 10.15593/2224-9877/2017.3.01
  19. Xian G., Walter R., Haupert F. Comparative study of the mechanical and wear performance of short carbon fibers and mineral particles (Wollastonite, CaSiO3) filled epoxy composites // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2006. Vol. 44. Issue 5. Pp. 854-863. DOI: 10.1002/polb.20730
  20. Соколова А.Г., Кожевников Л.В., Ильичева Е.С., Готлиб Е.М. Применение волластонита в рецептуре ПВХ композиций для изготовления линолеума // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 19. С. 208-209. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22483592
  21. Majhi S., Samantarai S.P., Acharya S.K. Tribological behavior of modified rice husk filled epoxy composite // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2012. Vol. 3. Issue 6. Pp. 180-184.
  22. Готлиб Е.М., Галимов Э.Р., Хасанова А.Р. Эпоксидные материалы с волластонитом для машиностроения // Проблемы исследования и проектирования машин. Новые химические технологии, защитные и специальные покрытия: производство и применение : сб. ст. X Междунар. науч.-техн. конф. Пенза : Приволжский Дом знаний, 2016. С. 43-47. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28861798
  23. Otmakhov D.V., Zakharychev S.P. Properties of reinforced antifrictional epoxy-fluoroplastic materials // Russian Engineering Research. 2014. Vol. 34. Issue 11. Pp. 687-690. DOI: 10.3103/S1068798X1411015X
  24. Ciullo P.A., Robinson S. Wollastonite - a versatile functional filler // Paint and Coatings Industry. 2009. No. 11. P. 50.
  25. Коробщикова Т.С. Повышение прочностных характеристик полимерных композиционных материалов модификацией волластонитом : дис. …канд. техн. наук. Барнаул : Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, 2012. 150 с.
  26. Muslim N., Hamzah A., Alkawaz A. Study of mechanical properties of wollastonite filled epoxy functionally graded composite // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). 2018. Vol. 9. Issue 8. Pp. 669-677.
СКАЧАТЬ (RUS)