Синтетические алюмосиликаты как модификаторы политетрафторэтилена

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В настоящее время наблюдается интенсивный рост использования полимерных композиционных материалов во всех сферах промышленности, который обусловлен их уникальными свойствами: высокой прочностью, легкостью, устойчивостью к коррозии. В связи с развитием новых технологий возникает необходимость создания нового класса экологически безопасных материалов, обеспечивающих эффективное и экономически выгодное использование сырья. В работе рассматриваются синтетические наноструктурированные алюмосиликаты с заданным отношением Si/Al = 1, 3, 5 в качестве модификаторов политетрафторэтилена. Исследован фазовый элементный состав и термическое поведение синтезированных соединений. Установлено, что использование алюмосиликатов способствует увеличению прочности при растяжении на 40% и относительного удлинения при разрыве на 70% по сравнению с исходной полимерной матрицей. Введение алюмосиликата сопровождается увеличением износостойкости в 521 раз. Таким образом, синтезирован новый класс модификаторов для полимерных композиционных материалов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Н. Данилова

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Автор, ответственный за переписку.
Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Якутск

П. Н. Тарасова

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Якутск

С. Б. Ярусова

Институт химии ДВО РАН

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Владивосток

Ю. В. Капитонова

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Якутск

А. М. Спиридонов

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Якутск

П. С. Гордиенко

Институт химии ДВО РАН

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Владивосток

А. А. Охлопкова

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Якутск

Е. К. Папынов

Дальневосточный федеральный университет

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Владивосток

О. О. Шичалин

Дальневосточный федеральный университет

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Владивосток

А. О. Лембиков

Дальневосточный федеральный университет

Email: dsn.sakhayana@mail.ru
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Rashid A.B., Haque M., Islam S.M. et al. // Heliyon. 2024. V. 10. P. 24692. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24692
  2. Khan F., Hossain N., Mim J.J. et al. // J. Eng. Res. 2024. P. 24692. https://doi.org/10.1016/j.jer.2024.02. 24692
  3. Parveez B., Kittur M.I., Badruddin I. et al. // Polymers. 2022. Т. 14. № 22. P. 5007. https://doi.org/10.3390/polym14225007
  4. Deshwal D., Belgamwar S.U., Bekinal S.I. et al. // Polym. Compos. 2024. V. 45. № 16. P. 14475. https://doi.org/10.1002/pc.28802
  5. Xu K., Yang Z., Sun W. et al. // Corros Sci. 2023. V. 218. P. 111141. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111141
  6. Лепов В.В., Охлопкова А.А. // ПРАС. 2024. Т. 28. № 4. P. 627.
  7. Khoddamzadeh A., Liu R., Wu X. et al. //Wear. 2009. V. 266. № 7-8. P. 646. https://doi.org/10.1016/j.wear.2008.08.007
  8. Chandran A.J., Rangappa S.M., Suyambulingam I. et al. // J. Vinyl Addit. Technol. 2024. V. 30. № 5. P. 1083. https://doi.org/10.1002/vnl.22106
  9. Spiridonov A.M., Sokolova M.D., Fedoseeva V.I. et al. // Mater. Today Chem. 2024. V. 20. P. 100441. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100441.
  10. Aderikha V.N., Shapovalov V.A. // J. Frict. and Wear. 2011. V. 32. P. 124. https://doi.org/10.3103/S1068366611020024
  11. Kumar B., Fellner J.P. // J. Power Sources. 2003. V. 123. № 2. P. 132. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00530-5
  12. Meng Y., Zhang B., Su J. et al. // Fibers and Polym. 2020. V. 21. P. 1126.
  13. Mukhtar N.Z.F., Borhan M.Z., Rusop M. et al. // Adv. Mater. Res. 2014. V. 832. P. 547. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.832.547
  14. Yu H., Zhu Y., Lu L. et al. // Int. J. Min. Sci. and Tech. 2023. Т. 33. № 6. С. 783.
  15. Wang X., Tong W., Li Y. et al. // Appl. Clay Sci. 2021. V. 215. P. 106330. https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106330
  16. Тарасова П.Н., Капитонова Ю.В., Лазарева Н.Н. и др. // ЮСНВ. 2024. Т. 57. № 5. С. 135.
  17. Нехлюдова Е.А., Иванов Н.П., Ярусова С.Б. и др.// Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 12. С. 1350. https://doi.org/10.31857/S0002337X23120072
  18. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Панасенко А.Е. и др. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 2. С. 278. https://doi.org/10.1134/S0044453719020341
  19. Yan Y., Jia Z., Yang Y. // Procedia Environ Sci. 2011. V. 10. P. 929. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2011.09.149
  20. Gordienko P.S., Yarusova S.B., Shabalin I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 9. P. 1393. https://doi.org/10.1134/S0036023622090042
  21. Kumar A., Chakrabarti A., Shekhawat M. S. et al. // JETIR. 2019. V. 6. № 2. P. 546.
  22. Dehghani, P., Soleimani F. // Adv. Ceram. Prog. 2021. V. 7. № 2. P. 16. https://doi.org/10.30501/acp.2021.286931.1060
  23. Shirvanimoghaddam K., Balaji K.V., Yadav R. et al. // Compos. Part B: Eng. 2021. V. 223. P. 109121. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109121
  24. Heidari M., Labousse M., Leibler L. 2024. https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.18093
  25. Xu J., Reiter G., Alamo R.G. // Cryst. 2021. V. 11. № 3. P. 304. https://doi.org/10.3390/cryst11030304
  26. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. и др. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003. 224 с.
  27. Слепцова С.А., Кириллина Ю.В., Лазарева Н.Н. и др. // Вестник СВФУ. 2015. Т. 50. № 6. С. 95.
  28. Игнатьева Л.Н., Бузник В.М. // Рос. хим. журн. 2008. Т. 52. № 3. С. 139.
  29. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Высшая школа, 1971. 237 с.
  30. Sleptsova S.A., Okhlopkova A.A., Kapitonova Iu.V. et al. // J. Frict. Wear. 2016. V. 37. № 2. P. 129. https://doi.org/10.3103/S106836661602015X.
  31. Kapitonova I.V., Tarasova P.N., Okhlopkova A.A. et al. // Tribology Online. 2023. V. 18. № 2. P. 10. https://doi.org/10.2474/trol.18.10

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Термограммы синтезированных алюмосиликатов.

Скачать (163KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рентгенограммы алюмосиликатов натрия после обжига при температуре 900°С.

Скачать (97KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изотермы адсорбции–десорбции (а) и порометрия (б) алюмосиликатов натрия после обжига.

Скачать (162KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость прочности при растяжении (а), относительного удлинения при разрыве (б), модуля упругости (в) и напряжения при сжатии при относительной деформации 10% (г) от содержания наполнителей.

Скачать (336KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Микрофотографии надмолекулярной структуры ПТФЭ (а) и композитов с содержанием 2 мас. % алюмосиликатов натрия (масштаб ×150): б – Na2Al2Si2O8, в – Na2Al2Si6O16, г – Na2Al2Si10O24.

Скачать (625KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость скорости изнашивания (а) и коэффициента трения (б) от содержания наполнителей.

Скачать (193KB)
Метаданные
8. Рис. 7. ИК-спектры образцов с 2 мас. % содержанием наполнителей до (а) и после (б) трения.

Скачать (206KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Морфология поверхности трения ПТФЭ (а) и композитов, содержащих 2 мас. % алюмосиликата натрия с различным соотношением Si/Al: б – Na2Al2Si2O8, в – Na2Al2Si6O16, г – Na2Al2Si10O24.

Скачать (521KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025