Отчет о научно-исследовательской работе по теме "Особенности создания гибридных структур на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена " промежуточный

Данный проект направлен на разработку научных основ получения новых полимерматричных композиционных материалов, обладающих улучшенными физико-механическими, трибологическими и другими эксплуатационными свойствами. В качестве объекта исследований выступает сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) и волокна на его основе, обладающие уникальным набором характеристик, включая рекордно высокие значения удельной прочности, низкий коэффициент трения и высокую износостойкость. Разработка методов получения самоармированных композиционных материалов на основе СВМПЭ волокон и гибридных структур на основе СВМПЭ путем совмещения полимера с изотропной и ориентированной структурой позволит получить материалы, сочетающие в себе преимущества различных форм данного полимера. В рамках выполнения 1 этапа настоящего проекта были проведены исследования процесса получения самоармированных композиционных материалов (СКМ) на основе волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Получение самоармированных композиционных материалов из волокон представляет собой довольно сложную научно-техническую задачу, так как, с одной стороны, надо максимально сохранить ориентированную структуру волокон, с другой стороны, необходимо в достаточной мере расплавить волокна, чтобы сформировать матрицу композиционного материала. Было показано, что при нагреве СВМПЭ волокон до температур, близких или превышающих их температуру плавления, наблюдается частичная или полная потеря ориентированного состояния. В работе была предложена методика получения СКМ, при которой горячее прессование, за счет использования высоких давлений, предотвращающих релаксационные процессы, будет приводить к плавлению только поверхности СВМПЭ волокон, при охлаждении расплавленная часть будет затвердевать и связывать структуру вместе, формируя матрицу композиционного материала. Были получены образцы самоармированных композиционных материалов при давлениях прессования 25, 50 и 75 МПа, и температурах 145-165 °С. Установлено, что как температура, так и давление могут оказывать существенное влияние на степень переплавления СВМПЭ волокон, что позволяет варьировать соотношение матричной и армирующей фаз, а значит, и физико-механические характеристики получаемых материалов. Проведенные исследования показали, что оптимальными свойствами обладают образцы, полученные при температуре 160 °С и давлении 50 МПа. Полученные результаты представляют несомненный научный и практический интерес и могут быть использованы при разработке нового класса композиционных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами.