Применение маслонаполненных микрокапсул для улучшения трибологических характеристик эпоксидных композитов

Рассмотрена возможность трибологического применения эпоксидных композитов, наполненных микрокапсулами со смазочным материалом. В матрицу из эпоксидно-диановой смолы ЭД-20 добавлялись микрокапсулы в полиэфирных оболочках, содержащие индустриальное масло И-40.

Во время испытаний на скольжение капсулы повреждаются неровностями контртела, в результате чего масло попадает в зону контакта. Смазывающее действие выделившегося масла и улавливание частиц износа в полостях, оставленных разорвавшимися капсулами, приводит к значительному снижению как коэффициента трения, так и удельной скорости изнашивания.

Важную роль в обеспечении работоспособности узла трения играют трибохимические реакции, протекающие при взаимодействии композита с поверхностью металла. Кинетика формирования в процессе трения вторичных поверхностных структур исследовалась методом ИК-спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения. Морфология и элементный состав структур, образовавшихся на поверхности контртела в процессе трения, исследовались на сканирующем (растровом) электронном микроскопе (РЭМ) Zeiss EVO MA 18, оснащенном энергодисперсионным анализатором XMax 50N (ЭДС).

1. Paluvai, N. R. Synthesis and modifications of epoxy resins and their composites : A review / N. R. Paluvai, S. Mohanty, S. K. Nayak // PolymerPlastics Technology and Engineering. – 2014. – Vol. 53. No. 16. – P. 1723–1758. – DOI 10.1080/03602559.2014.919658.

2. Mechanical properties of epoxy nanocomposites using titanium dioxide as reinforcement / D. Pinto, L. Bernardo, A. Amaro, and S. Lopes // Construction and Building Materials. – 2015. – Vol. 95. – P. 506– 524. – DOI 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.124.

3. Mechanical properties of epoxy composites reinforced with a low volume fraction of nanosilica fillers / M. Conradi, M. Zorko, A. Kocijan, and I. Verpoest // Materials Chemistry and Physics. – 2013. – Vol. 137. – P. 910–915. – DOI 10.1016/j.matchemphys.2012.11.001.

4. Bahadur, S. The action of fillers in the modification of the tribological behavior of polymers / S. Bahadur, D. Gong // Wear. – 1992. – Vol. 158. – P. 41–59.

5. Zhang, Z. Z. Effects of various kinds of fillers on the tribolgoical behavior of polytetrafluoroethylene composites under dry and oil-lubricated conditions / Z. Z. Zhang, W. M. Liu, Q. J. Xue // J Appl Polym Sci. – 2001. – Vol. 80. – P. 1891–1897.

6. Friction and wear behavior of three-dimensional braided carbon fiber/epoxy composites under lubricated sliding conditions / Y. Z. Wan, H. L. Luo, Y. L. Wang [et al.] // J Mater Sci. – 2005. – Vol. 40. – P. 4475–4481.

7. Imparting ultra-low friction and wear rate to epoxy by the incorporation of microencapsulated lubricant / Q. B. Guo, K. T. Lau, B. F. Zheng [et al.] // Macromol Mater Eng. – 2009. – Vol. 294. – P. 20–24.

8. Optimization of tribological and mechanical properties of epoxy through hybrid filling / Q. B. Guo, K. T. Lau, M. Z. Rong, M. Q. Zhang // Wear. – 2010. – Vol. 269. – P. 13–20.

9. Tribological performance of silicone composite coatings filled with waxcontaining microcapsules / N. W. Khun, H. Zhang, J. L Yang, E. Liu. // Wear. – 2012. – Vol. 296. – P. 575–582.

10. Yang, Z. Tribological behavior of polymer composites functionalized with various microcapsule core materials / Z. Yang, Z. Guo, C. Yuan // Wear. – 2019. – Vol. 426–427. – P. 853–861.

11. Физико-механические и трибологические свойства полимерных композитов, наполненных микрокапсулами со смазкой / В. И. Колесников, Н. А. Мясникова, Ф. В. Мясников [и др.] // Журнал прикладной химии. – 2018. – Т. 91, № 10. – С. 1420–1430. – DOI 10.1134/S0044461818100067.

12. Ivanochkin, P. G. Antifriction composites based on phenylone C2 for work under conditions of dry friction / P. G. Ivanochkin, S. A. Danilchenko, E. S. Novikov // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. – P. 520–526. – DOI 10.1016/j.proeng.2016.07.033.