Тема. Предание полиэфирам (различным полиэфирам) антифрикционных свойств

Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), благодаря уникальному сочетанию
различных физико-механических характеристик, является одним из
перспективных конструкционных полимерных материалов для
машиностроения.
Этот полимер обладает рядом ценных эксплуатационных свойств:
высокая прочность, высокая термическая и химическая стойкость,
повышенная ударная вязкость.
Однако, являясь высокопрочным и термостойким в широком интервале
температур (-65 °С до +260 °С), ПЭЭК обладает высоким коэффициентом
трения и недостаточной износостойкостью, что может ограничивать его
применение в узлах трения изделий машиностроения.
Выбором наполнителей можно целенаправленно изменять
функциональные свойства и расширять области применения изделий из
ПЭЭК.
В частности, для повышения механических свойств вводят
армирующие волокна (углеродные, стеклянные, арамидные и др.).
Однако, как было неоднократно показано в литературе, даже при
трении по ненаполненному ПЭЭК стальное контртело может испытывать
заметный износ, в то время как при наполнении полимера армирующими
волоками интенсивность износа может многократно возрастать.
Это существенно сдерживает применение ПЭЭК в металло-
полимерных трибосопряжениях в машиностроении.
Традиционно проблема придания ПЭЭК антифрикционных свойств
решается путем введения твердосмазочных наполнителей, прежде всего
политетрафторэтилена (ПТФЭ), который для ПЭЭК способен снижать
интенсивность износа на несколько порядков.
В последнее время также активно разрабатываются нанокомпозиты на
основе ПЭЭК. При этом авторы показывают порой противоречивые данные о
влиянии наполнителей на сопротивление изнашиванию композитов при
сухом трении скольжения.
Тем не менее, добавление (нано)частиц различного состава в качестве
твердосмазочных включений не приводит к заметному повышению
износостойкости.
Более того, изменение состава композитов за счет наполнения при
улучшении одних свойств, как правило, сопровождается ухудшением других.
В этой связи для достижения требуемых свойств полимерных
композитов используются различные методы оптимизации, зачастую
сложные в применении или подразумевающие обязательное наличие ярко
выраженного экстремума целевой функции.
Введение в ПЭЭК частиц фторопласта традиционно сопровождается
снижением деформационно-прочностных свойств.

Именно отсутствие межфазной адгезии, обусловленной неполярной
природой ПТФЭ, препятствует получению однородных по структуре
высокопрочных композитов.
Необходимо компенсировать частичную потерю прочности введением
армирующих волокон, либо модификацией структуры полимерного
связующего/матрицы, например, введением (нано)наполнителей.
Поэтому создание многокомпонентных композитов, в которых каждый
наполнитель выполняет определенную функцию, является актуальным и
эффективным подходом. 
Показано, что создание антифрикционных композитов на основе ПЭЭК
не может реализовываться только за счет упрочнения полимерной матрицы:
в металло-полимерном трибосопряжении повышение прочности полимерных
композитов сопровождается износом металлического контртела; в керамо-
полимерном трибосопряжении износостойкость этих композиций кратно
уменьшается за счет разрушающего действия керамического контртела
поверхности армированного полимера.
При создании антифрикционных композитов на основе ПЭЭК
необходимым эффективным компонентом является ПТФЭ (в количестве
порядка 10 вес.%), в то время как введением третьего компонента можно
либо повысить прочностные свойства (например, 10 вес. % МУВ), либо
дополнительно повысить износостойкость при сухом трении скольжения (0,5
вес.%Мо32 или 0,3 вес.% УНВ).
В качестве антифрикционных применяются материалы на основе как
термопластичных, так и термореактивных полимеров.
Термопласты (полиамиды, полиолефины, фторопласты, полиацетали,
полиимиды, полифениленсульфиды, полисульфоны, полиэфиркетоны)
используются ненаполненные и в виде матрицы антифрикционных
композиционных 20 материалов.
Термореактивные полимеры (эпоксидные и фенолформальдегидные)
применяются исключительно в виде матрицы композиционных материалов.
Наиболее благоприятное сочетание антифрикционных, прочностных и
технологических свойств имеют композиционные материалы.
Многие антифрикционные материалы имеют дисперсную фазу.
Наполнителями обычно служат твердые химически инертные
вещества, вводимые в полимеры для улучшения антифрикционных и
механических свойств, например, углеродные (сажа, углеродные и
графитированные рубленые волокна), порошки металлов, рубленые
стеклянные волокна и др.
Антифрикционные композиции часто являются многокомпонентными.
В материалы дополнительно вводят вещества, выполняющие роль
сухих и жидких смазок и способные генерировать на рабочих поверхностях в
процессе трения тонкие износостойкие пленки (графит, окислы меди,
дисульфид молибдена и др.).

Для улучшения антифрикционных свойств материалов в их состав
иногда вводят масла, которые являются своеобразными жидкими
наполнителями.
Однако вопрос о том, считать ли образующиеся маслонаполненные
(масло выделено в отдельную фазу) полимеры композиционными, остается
дискуссионным.