Влияние старения на триботехнические характеристики двухслойного композита «морозостойкая резина – сверхвысокомолекулярный полиэтилен»
https://doi.org/10.46973/0201-727X_2025_3_231
Аннотация
В суровых условиях Крайнего Севера влияние старения полимеров на их свойства актуально ввиду длительного воздействия различных факторов окружающей среды, приводящих к деструкции полимеров. В работе проведены испытания на трение и износ по схеме, имитирующей узел уплотнения двухслойного композита «резина – сверхвысокомолекулярный полиэтилен» при различных нагрузках, скоростях скольжения и температурах. Оценено влияние климатического и термического старения на фрикционные свойства и износостойкость двухслойного композита. Получено, что коэффициент трения зависит от скорости скольжения, нагрузки и внешней температуры. Старение материала приводит к снижению коэффициента трения. Износостойкость материала увеличивается на 25 % на втором месяце старения и не изменяется за последующие четыре. При ускоренных испытаниях на старение износ снижается на 15 %. Можно сделать вывод о возможности использования материала в узлах трения в течение срока, ограниченного шестью месяцами климатического старения, а в сопряжениях, защищенных от солнечного излучения, может использоваться без ограничений по времени.
Ключевые слова
резина,
старение,
бутадиен-нитрильный каучук,
покрытие,
сверхвысокомолекулярный полиэтилен,
полимерный композит,
трение,
износ
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 23-19-00484).
Об авторе
И. В. Шкалей
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН (ИПМех РАН)
Россия
Россия
Шкалей Иван Владимирович, лаборатория трибологии, аспирант, младший научный сотрудник
Список литературы
1. Optimizing the tribological performance of DLCcoated NBR rubber: The role of hydrogen in films / C. Bai, L. Qiang, B. Zhang [et al.] // Friction. – 2022. – Vol. 10. – P. 866–877. – DOI 10.1007/s40544-021-0498-0.
2. Повышение износостойкости морозостойких резин за счет армирования многостенными углеродными нанотрубками / А. В. Морозов, П. О. Буковский, Н. Н. Петрова, E. Н. Тимофеева // Каучук и резина. – 2019. – T. 78, № 6. – С. 256–363. – ISSN 0022-9466.
3. Wypych, G. Handbook of Polymers / G. Wypych. – Toronto : ChemTec Publishing, 2012. – 706 p. – ISBN 978-1-895198-47-8.
4. Two-Layer Rubber-Based Composite Material and UHMWPE with High Wear Resistance / A. A. Dyakonov, A. P. Vasilev, S. N. Danilova [et al.] // Materials. – 2022. – Vol. 15, No. 13. – P. 4678. – DOI 10.3390/ma15134678.
5. Chang, T. Tribological behavior of aged UHMWPE under water-lubricated condition / T. Chang, C. Yuan, Z. Guo // Tribology International. – 2019. – Vol. 133. – P. 1–11. – DOI 10.1016/j.triboint.2018.12.038
6. Колесова, Е. С. Разработка полимерных композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с высокой стабильностью свойств в условиях резко-континентального климата / Е. С. Колесова, О. В. Гоголева, П. Н. Петрова // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. – 2021. – Т. 26, № 4. – C. 122–131. – DOI 10.31242/2618-9712-2021-26-4-122-131.
7. Friction and wear characteristics of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) composites containing glass fibers and carbon fibers under dry and water-lubricated conditions / Y. Wang, Z. Yin, H. Li [et al.] // Wear. – 2017. – Vols. 380–381. – P. 42–51. – DOI 10.1016/j.wear.2017.03.006.
8. Fretting Wear Behavior of UHMWPE Under Different Temperature Conditions / Q. Wang, Y. Wang, H. Wang, Z. [et al.] // Journal of Macromolecular Science, Part B. – 2017. – Vol. 56, No. 7. – P. 493–504. – DOI 10.1080/00222348.2017.1330131.
9. Using Thin Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene Coatings to Reduce Friction in Frost-Resistant Rubbers / E. Torskaya, I. Shkalei, F. Stepanov [et al.] // Polymers. – 2024. – Vol. 16, No. 20. – P. 2870. – DOI 10.3390/polym16202870.
10. ГОСТ ISO 188-2013. Резина и термоэластопласты. Испытания на ускоренное старение и теплостойкость. – Москва : Стандартинформ, 2014. – 24 с.
11. Крагельский, И. В. Трение и износ : изд. 2-е перераб. и доп. / И. В. Крагельский. – Москва : Машиностроение, 1968. – 480 с.
12. Хрущов, М. М. Определение износа деталей машин методом искусственных баз / М. М. Хрущов, Е. С. Беркович. – Москва : Изд-во АН СССР, 1959. – 217 с.
13. ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Ареал. Часть 2. Термины, определения и параметры структуры поверхности. – Москва : Стандартинформ, 2015. – 50 с.
14. Черезова, Е. Н.Старение и стабилизация полимеров / Е. Н. Черезова, Н. А. Мукменева, В. П. Архиреев. – Казань : Изд-во Казанского нац. исслед. технол. ун-та, 2012. – 150 с. – ISBN 978-5-7882-1323-1.
15. Kesari, H. Effective macroscopic adhesive contact behavior induced by small surface roughness / H. Kesari, A. J. Lew // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2011. – Vol. 59, No. 12. – P. 2488– 2510. – DOI 10.1016/j.jmps.2011.07.009.
16. Study on the Influence of Activated Carbon Nanotubes on the Tribological Properties of Frost-Resistant Rubber / P. O. Bukovskiy, A. V. Morozov, N. N. Petrova, E. V. Timofeeva // Mechanics of Solids. – 2019. – Vol. 54, No. 8. – P. 1250–1255. – DOI 10.3103/S0025654419080156.
Рецензия
Для цитирования:
Шкалей И.В. Влияние старения на триботехнические характеристики двухслойного композита «морозостойкая резина – сверхвысокомолекулярный полиэтилен». Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2025;(3):231-238. https://doi.org/10.46973/0201-727X_2025_3_231
For citation:
Shkalei I.V. The effect of aging on tribotechnical characteristics of a twolayer frost-resistant rubber – ultra-high molecular weight polyethylene composite. Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. 2025;(3):231-238. (In Russ.) https://doi.org/10.46973/0201-727X_2025_3_231
Просмотров:
10
JATS XML
Послать статью по эл. почте 