Grzella, Ina

Heer, Martina

Herpertz-Dahlmann, Beate

Heussen, Nicole

Mika, Claudia

RWTH Publications

Bone turnover during inpatient nutritional therapy and outpatient follow-up in patients with anorexia nervosa compared with that in healthy control subjects

Панин, Сергей Викторович

Алексенко, Владислав Олегович

Буслович, Дмитрий

Донцов, Юрий Владимирович

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Секция 1 – Химические технологии и биотехнологии  _______________________________________________________________________________________ 42   СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ПРИ ВВЕДЕНИИ ПЛАСТИФИКАТОРА С.В. ПАНИН1,2, В.О. АЛЕКСЕНКО1,2, Д.Г. БУСЛОВИЧ1,2, Ю.В. ДОНЦОВ1  1Томский политехнический университет 2Институт физики прочности и материаловедения СО РАН E-mail: svp@ispms.tsc.ru   Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), обладая приемлемыми для полимеров характеристиками прочности, а также низким коэффициентом трения, высокой износо- и химической стойкостью в агрессивных средах, используется для изготовления узлов трения машин и механизмов, а также широко используется в медицине в качестве узлов ортопедических имплантатов [1]. Однако, из-за большой длины полимерных цепей СВМПЭ имеет чрезвычайно низкий показатель текучести расплава (ПТР - 0,06 г/10 мин) [2], что существенно сдерживает возможности его переработки традиционными для полимеров методами производства, такими как шнековая экструзия, литье под давлением и др. Таким образом, вопросы повышения технологичности (экструдируемости) композитов на основе высокомолекулярной матрицы, в частности СВМПЭ, остаются не решенными. Выбор полимерных компонент для введения в матрицу сверхвысокомолекулярного ПЭ с целью увеличения технологичности (экструдируемости) СВМПЭ обусловлен поиском доступных (промышленно выпускаемых) наполнителей. Это позволит разработать износостойкие экструдируемые полимерные композиты для 3D–технологий производства прочных и износостойких изделий сложной формы для трибоузлов в машиностроении и медицине. В работе исследовали полимер-полимерные композиции на основе СВМПЭ, наполненные промышленно выпускаемым полипропиленом марки 21030. Образцы изготавливали горячим прессованием двухкомпонентных композиций и методом 3D-печати из гранул, полученных путем помола экструдата, после экструзионного смешения тех же полимерных компонентов. Задача исследования – оценить влияние способа и режимов изготовления на формирование надмолекулярной структуры, механические и триботехнические свойства. В работе использовали сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) фирмы Ticona (GUR-4120) молекулярной массой 4,0 млн и размером частиц порошка 15–50 мкм, порошок  полипропилена ПП21030 (размер порошка ~100–200 мкм). Гранулы СВМПЭ после экструзионного смешения имели размер 3–5 мм. Образцы полимерных композитов получали компрессионным спеканием при давлении 10 МПа и температуре 200 °С со скоростью последующего охлаждения 5 °С/мин. Методом 3D-печати из гранул, полученных путем помола экструдата, после экструзионного смешения тех же полимерных компонентов, были получены образцы размером 65×70×10 мм. На основании полученных результатов (рис. 1) показано, что износостойкость полимер-полимерных композиций на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена при умеренных скоростях скольжения (0,3 м/с) и нагрузках (60 Н) остается на уровне чистого СВМПЭ. При большой скорости и нагрузке на образец (140 Н) происходит кратное возрастание износа СВМПЭ и всех композиций на его основе (в 5-10 раз). Из рис. 1 видно, что величины износа композитов на основе СВМПЭ, полученных экструзионным смешением и дальнейшей 3D-печатью, при нагрузках P=60 Н и 140 Н и скоростях скольжения V=0,3 м/с и 0,5 м/с близки таковым для композитов, полученных спеканием порошковых смесей. Упругое восстановление [3] композитов незначительно меньше, чем у чистого СВМПЭ (снижается с 46,5 % до 19,6 % при скорости 0,3 м/с и нагрузке 60 Н). Секция 1 – Химические технологии и биотехнологии  _______________________________________________________________________________________ 43     Рисунок 1 – Величина износа (мм3) и упругого восстановления (%) для СВМПЭ и композиций «СВМПЭ+20 вес.% ПП» полученных методом компрессионного спекания (КС) и 3D-печатью, в условиях сухого трения скольжения при скоростях 0,3 и 0,5 м/с, при нагрузках 60 и 140 Н на стадии установившегося изнашивания  Температура контртела (табл. 1.) при скорости трибонагружения 0,3 м/с в композите с полимерным наполнителем практически не изменяется и находится в пределе T=28±2 °С. При увеличении скорости до 0,5 м/с на поверхности ненаполненного СВМПЭ формируются наплывы и складки. С повышением нагрузки до 140 Н температура для всех композитов увеличивается до 51±2 °С. Таблица 1 – Значения температуры контртела после окончания трибоиспытаний СВМПЭ и композитов на его основе в различных условиях трибонагружения Состав Температура контртела °С 18 Н*м/с 30 Н*м/с 42 Н*м/с 70 Н*м/с СВМПЭ 28 32 38,5 53 СВМПЭ+20%ПП (горячее прессование) 26,6 30,1 34,7 43,1 СВМПЭ+20%ПП (3D-печать) 27,2 32,1 32,3 43,5  В данной работе были определены приемлемые условия трибонагружения (скорость, нагрузка) для материалов из экструдируемых полимер-полимерных композиций на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для машиностроения и медицины. Благодарности. Работа выполнена в рамках Программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы" Министерства образования и науки РФ; Соглашение № 14.604.21.0154, идентификатор проекта RFMEFI60417X0154. Список литературы  1. Kurtz S.M. The UHMWPE handbook: ultra-high molecular weight polyethylene in total joint replacement. – L.: Academic press, 2004. 379 p. 2. Panin S.V., Kornienko L.A., Alexenko V.O., Buslovich D.G., and Dontsov Yu.V. Extrudable polymer-polymer composites based on ultra-high molecular weight polyethylene // AIP Conf. Proc. – 2017. 1915. pp 020005-1–020005-5. 3. Белошенко В.А., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы в полимерах. // Успехи химии. – 2005. – Т.74. – № 3. – С. 285-303 

Сравнение различных способов изготовления сверхвысокомолекулярного полиэтилена при введении пластификатора

http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/51801/1/conference_tpu-2018-C17_p42-43.pdf

Сравнение различных способов изготовления сверхвысокомолекулярного полиэтилена при введении пластификатора

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

RWTH Publications

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University