Материал: Углеродные наноматериалы, производство, свойства, применение (Мищенко), 2008, c.172

структурные параметры всего соединения. Несколько упорядочивается аморфная компонента, что может свидетельствовать о кластерном распределении в объеме вносимых добавок, начиная с ~ 2 %.

Аналогичные исследования проводились при введении УНМ в полимерную матрицу АБС. Исследовались как изотропные образцы высокомолекулярных соединений с добавками (1 м. ч.) УНМ, так и анизо-

6.1. Степень кристалличности исследуемых соединений

тропные соединения с различной степенью ориентации, в сравнении с исходными аналогичными образцами исходного полимера АБС. Оценка степени кристалличности проводилась по стандартной методике. Определение степени кристалличности ориентированных образцов проводилось путем аппаратного интегрирования интенсивности рассеянных рентгеновских лучей на полимерных материалах, при этом погрешность измерения не превышала 5 %. Образцы 2, 3, 5, 6 были получены при продавливании через фильеру с разными скоростями продавливания. Результаты проведенных исследований отражены в табл. 6.1.

Сравнительный анализ образцов 1 – 3 показал, что наибольшая степень ориентации наблюдается для образца 2 (рис. 6.8), а для образцов 4 – 6 наибольшей степенью ориентации обладал образец 5. Степень кристалличности изменяется несущественно. Таким образом, отмечается увеличение анизотропии при увеличении скорости продавливания через фильеру.

6.2. ПКМ на основе ароматического полиамида (фенилон С-2)

При создании нового ПКМ использовали в качестве связующего фенилон С-2 (ТУ 6-05-226–72) – линейный цепной ароматический полиамид.

Технология изготовления нанокомпозитов включала:

−дозирование компонентов при содержании УНМ "Таунит" – 3, 5, 10 % мас.;

−смешивание сухим методом в аппарате с вращающимся электромагнитным полем [3], время смешения – 20…30 c с последующей магнитной сепарацией смеси;

−таблетирование с помощью гидравлического пресса ПСУ-50;

− сушку в термошкафу SPT-200 в течение 2…3 ч при температуре 473…523 К;

− формование сразу после сушки при температуре до 598 К в течении 10 мин, далее увеличивали давление до 50 МПа и выдерживали 5 мин.

Термостабильность полученных нанокомпозитов исследовали на дериватографе Q-1500 D (Венгрия) в керамических тиглях на воздухе в интервале температур 298…873 К, эталонное вещество –

Al3O2.

Анализ термогравиметрических (ТГ) кривых (рис. 6.9) свидетельствует о том, что в температурном интервале 313…473 К потеря массы для фенилона составляет ≈ 5 %, а для нанокомпозитов – на порядок меньше. Различное поведение материалов объясняется тем, что фенилон отдает влагу, накопленную в межмолекулярном пространстве, а композиты удерживают ее за счет внутрикапиллярного эффекта нанотрубок [4 – 7]. Влага начинает интенсивно уходить из композитов при значительно более высоких температурах, а именно: в диапазоне 446…483 К.

По результатам испытаний следует вывод, что введение нанотрубок в исходную фенилоновую матрицу повышает ее термостойкость (табл. 6.2) – наиболее значительно в случае 5 %-ного наполнения.

Что же касается температуры стеклования, то она незначительно возрастает во всем диапазоне наполнения фенилона углеродными нанотрубками.

Учитывая то, что одной из основных отраслей использования разработанных материалов является машиностроение, в частности детали подвижных сочленений – особое внимание при изучении их физикомеханических свойств было уделено прочности при сжатии, так как этот показатель дает возможность предсказать грузоподъемность узла трения.

Ударную вязкость аn определяли на маятниковом копре КМ-0,4 при температуре 23 ± 2 °С и относительной влажности 50 ± 5 %, предел текучести σт и относительную деформацию при сжатии εсж, % – на испытательной машине FP-100.

Анализ результатов исследований показал (рис. 6.11, 6.12), что концентрационная зависимость свойств композитов проходит через максимум при содержании УНМ 5 %. При данном содержании УНМ "Таунит" прочность ПКМ превышает модуль упругости Е чистого фенилона в 1,5, а предел теку-

Содержание УНМ, %

Рис. 6.11. Влияние содержания УНМ "Таунит":

■ – на ударную вязкость аn ; ● – модуль упругости E; ▲ – предел текучести σт ; ♦ – относительную деформацию при сжатии εсж композитов на основе фенилона С-2

I,

Содержание УНМ, %

Рис. 6.12. Влияние содержания УНМ "Таунит":

● – на коэффициент трения f ; ■ – абразивную износостойкость Kн ; ♦ – весовой износ I композитов на основе фенилона С-2

нилоном, но остается достаточно высокой по сравнению с известными аналогами [7].