Полімерна композиція на основі механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих наповнювачів складається з політетрафторетилену (ПТФЕ) й вуглецевого волокна (ВВ). Додатково композиція має механоактивоване базальтове волокно (БВ)

Berladir, Khrystyna Volodymyrivna

Hovorun, Tetiana Pavlivna

Берладир, Кристина Владимировна

Берладір, Христина Володимирівна

Говорун, Татьяна Павловна

Говорун, Тетяна Павлівна

SocioEconomic Challenges Journal (Sumy State University)

 УКРАЇНА 
(19) UA         (11) 133936        (13) U 
(51) МПК  
C08L 27/18 (2006.01) 
C08K 7/02 (2006.01) 
C08J 5/16 (2006.01)  
 
МІНІСТЕРСТВО 
ЕКОНОМІЧНОГО 
РОЗВИТКУ І ТОРГІВЛІ 
УКРАЇНИ 
 
 
 
 
 
U
A
  
 1
3
3
9
3
6
  
 U
 
 
 
(12) ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ 
(54) ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ НА ОСНОВІ МЕХАНОАКТИВОВАНИХ ПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕНУ ТА 
ВОЛОКНИСТИХ НАПОВНЮВАЧІВ  
 
(57) Реферат: 
Полімерна композиція на основі механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих 
наповнювачів складається з політетрафторетилену (ПТФЕ) й вуглецевого волокна (ВВ). 
Додатково композиція має механоактивоване базальтове волокно (БВ). 
(21) Номер заявки: u 2018 11753 
(22) Дата подання заявки: 28.11.2018 
(24) Дата, з якої є чинними 
права на корисну 
модель: 
25.04.2019 
(46) Публікація відомостей 
про видачу патенту: 
25.04.2019, Бюл.№ 8 
 
(72) Винахідник(и): 
Берладір Христина Володимирівна (UA), 
Говорун Тетяна Павлівна (UA) 
(73) Власник(и): 
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, 
вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 
40007 (UA) 
 
UA   133936   U 
 
 
UA   133936   U 
1 
Корисна модель належить до полімерних композитних матеріалів на основі 
політетрафторетилену (ПТФЕ), які знайшли ефективне застосування як матеріали для 
виготовлення вузлів тертя компресорного, насосного, хімічного обладнання та інших рухомих 
деталей машин і механізмів. 
Основними вимогами, що ставляться до таких матеріалів, є високі показники міцності при 5 
розриві та зносостійкості. 
Відома полімерна композиція на основі ПТФЕ з використанням модифікованого 
механоактивованого базальтового волокна (БВ) [1]. Показано, що оптимальні властивості 
спостерігаються у композиті при вмісті у ньому 2,0 мас. % механоактивованого базальтового 
волокна та ПТФЕ - інше. При застосуванні технології механічної активації підвищується 10 
розподіл базальтових волокон за розмірами (по довжині і діаметру), що сприяє більш щільному 
заповненню ними об'єму полімеру, а це призводить до зниження кількості дефектів і поліпшення 
властивостей полімерних композитних матеріалів. Недоліками даної композиції є недостатні 
значення зносостійкості при збереженні достатнього рівня фізико-механічних характеристик. 
Найближчим аналогом є полімерний композиційний матеріал на основі ПТФЕ, що містить 15 
механоактивовані вуглецеві наповнювачі [2].  
Недоліками композиції, що отримана за цим способом, є недостатні значення зносостійкості. 
В основу корисної моделі поставлена задача підвищення зносостійкості полімерної 
композиції при збереженні достатнього рівня міцності при розриві шляхом використання як 
другого волокнистого наповнювача механоактивованого базальтового волокна. 20 
Поставлена задача вирішується тим що, полімерна композиція на основі 
механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих наповнювачів, яка складається з 
політетрафторетилену (ПТФЕ) й вуглецевого волокна (ВВ), відповідно до корисної моделі, 
додатково містить механоактивоване базальтове волокно (БВ), при наступному співвідношенні 
компонентів, мас. %: 25 
політетрафторетилен 80 
вуглецеве волокно 10 
базальтове волокно 10. 
Встановлено, що при введенні бінарного волокнистого наповнювача в матрицю 
відбувається процес структурної самоорганізації трикомпонентної системи (матриця + 
вуглецеве волокно + базальтове волокно) в умовах механічної активації її інгредієнтів та 
спікання спресованої композиції вище температури плавлення кристалічної фази. В результаті 
цього формується аморфно-кристалічна надмолекулярна структура зі зменшеними розмірами 30 
кристалітів, що підтверджується даними рентгеноструктурного аналізу. 
Введення до складу матричного ПТФЕ волокон двох типів може призвести до істотної зміни 
структури поверхонь тертя з переорієнтацією поверхневих шарів полімерних композитних 
матеріалів в напрямку ковзання. Сформовані під дією сил тертя структурні утворення, що 
складаються з ПТФЕ і наповнювачів, локалізують зсувні деформації і захищають матеріал від 35 
зношування. 
Реалізація заявленого способу ілюструється такими прикладами. 
Приклад 1. Наповнювачі - фрагменти вуглецевого волокна (ВВ), отримані з тканини УТМ-8, 
активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, 
базальтове волокно (БВ) активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів 40 
n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, порошок ПТФЕ активували у високообертовому млині МРП-1М 
при числі обертів n=9000 хв
-1
 протягом 5 хвилин. Активоване ВВ (5 мас. %), активоване БВ (15 
мас. %) змішували з порошком ПТФЕ (80 мас. %) у високообертовому млині МРП-1М при числі 
обертів n=7000 хв
-1
 протягом 5 хвилин. Одержану композицію формували за технологією 
холодного пресування (тиск пресування Рпр=(50,0-70,0) МПа) з наступним вільним спіканням на 45 
повітрі при температурі (365 ± 5) °С зі швидкістю нагріву - охолодження 40 °C/год. 
Дослідження властивостей полімерної композиції проводили за такими методиками: 
руйнуючу напругу при руйнуванні (міцність при розриві) визначали на кільцевих зразках 
відповідно до ГОСТ 25.603. Інтенсивність зношування зразків визначали при кімнатній 
температурі за схемою "часткова вставка - вал" у режимі сухого тертя на машині тертя СМТ-1 50 
відповідно до ГОСТ 11629. Контртіло - сталь 45, термооброблена до твердості 45 HRC, Ra=0,72 
мкм. Питоме навантаження в дослідах складало 1,0 МПа, швидкість ковзання 0,54 м/с, шлях 
тертя - 2000 м. До зважування проводили однакову обробку і попереднє припрацювання зразків. 
Ваговий знос зразків визначали на аналітичних вагах ВЛР-200 з точністю 0,0002 г, який потім 
перераховували на інтенсивність зношування (мм
3
/Н·м). Кількість паралельних дослідів - 5. 55 
Приклад 2. Наповнювачі - фрагменти ВВ, отримані з тканини УТМ-8, активували у 
високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, БВ 
UA   133936   U 
2 
активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, 
порошок ПТФЕ активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=9000 хв
-1
 
протягом 5 хвилин. Активоване ВВ (10 мас. %), активоване БВ (10 мас. %) змішували з 
порошком ПТФЕ (80 мас. %) у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 
протягом 5 хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в 5 
прикладі 1. 
Приклад 3. Наповнювачі - фрагменти ВВ, отримані з тканини УТМ-8, активували у 
високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, БВ 
активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, 
порошок ПТФЕ активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=9000 хв
-1
 10 
протягом 5 хвилин. Активоване ВВ (15 мас. %), активоване БВ (5 мас. %) змішували з порошком 
ПТФЕ (80 мас. %) у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 5 
хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. 
Приклад 4. Наповнювачі - фрагменти ВВ, отримані з тканини УТМ-8, активували у 
високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, БВ 15 
активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, 
порошок ПТФЕ активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=9000 хв
-1
 
протягом 5 хвилин. Активоване ВВ (20 мас. %), активоване БВ (5 мас. %) змішували з порошком 
ПТФЕ (80 мас. %) у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 5 
хвилин, переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. 20 
Приклад 5 (найближчий аналог). Наповнювач - фрагменти ВВ, отримані з тканини УТМ-8, 
активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 9 хвилин, 
порошок ПТФЕ активували у високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=9000 хв
-1
 
протягом 5 хвилин. Активоване ВВ (20 мас. %) змішували з порошком ПТФЕ (80 мас. %) у 
високообертовому млині МРП-1М при числі обертів n=7000 хв
-1
 протягом 5 хвилин, 25 
переробляли у вироби і досліджували за методиками, які наведені в прикладі 1. 
Властивості полімерних композицій передбачуваної корисної моделі і відомої композиції 
наведені в таблиці. 
 
Таблиця 
 
№ прикладу 
Склад композиції, мас. % 
Міцність при 
розриві р, МПа 
Інтенсивність 
актив. ПТФЕ актив. ВВ актив. БВ 
зношування I10
-6
, 
мм
3
/Нм 
1 80 5 15 19,7 2,10 
2 80 10 10 20,0 1,35 
3 80 15 5 17,4 1,30 
4 75 20 5 16,7 1,20 
5 
 (найближчий 
аналог) 
80 20 - 21,3 2,60 
 30 
Аналіз результатів випробувань композицій технічного рішення, що заявляється, і відомої 
композиції на основі ПТФЕ показує, що найбільше підвищення зносостійкості при збереженні 
достатнього рівня міцності спостерігається при концентрації інгредієнтів (мас. %): 10 ВВ і 10 БВ. 
Введення бінарного наповнювача підвищує зносостійкість розроблених композитів в (1,5-
2,3) разу в порівнянні з двокомпонентним композитом. 35 
Таким чином, одержана полімерна композиція на основі політетрафторетилену та 
волокнистих наповнювачів двох типів має вище значення зносостійкості, ніж відома композиція, 
при збереженні достатнього рівня міцності, що дозволяє рекомендувати її для використання в 
якості матеріалу триботехнічного призначення. 
Джерела інформації: 40 
1. Пат. RU2552744 C2. Базальтофторопластовый композиционный материал 
триботехнического назначения / П.Н. Петрова, С.В. Васильев, А.А. Охлопкова, Л.Я. Морова. - 
заявл. 19.04.2013; опубл. 10.06.2015. 
2. Пат. № 110989 U Україна, МПК C08J5/00, C08L27/00. Спосіб одержання полімерної 
композиції на основі політетрафторетилену / X.В. Берладір, П.В. Руденко, К.О. Дядюра, В.П. 45 
Кашицький, П.П. Савчук. - № u201604525; заявл. 22.04.2016; опубл. 25.10.2016, Бюл. № 20. 
 
UA   133936   U 
3 
ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 
  
Полімерна композиція на основі механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих 
наповнювачів, яка складається з політетрафторетилену (ПТФЕ) й вуглецевого волокна (ВВ), яка 
відрізняється тим, що додатково містить механоактивоване базальтове волокно (БВ), при 5 
наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 
політетрафторетилен 80 
вуглецеве волокно 10 
базальтове волокно 10. 
 
 
Комп’ютерна верстка А. Крулевський 
 
Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна 
ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 


Полімерна композиція на основі механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих наповнювачів

https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream/123456789/75012/1/133936_Berladir.pdf

Полімерна композиція на основі механоактивованих політетрафторетилену та волокнистих наповнювачів

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

SocioEconomic Challenges Journal (Sumy State University)