INVESTIGATION OF CHANGES IN PROPERTIES AND STRUCTURE OF ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE AND ITS COMPOSITE DURING FULL-SCALE EXPOSURE IN YAKUTIA
XJHSLF
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.02.032Keywords:
ultrahigh molecular weight polyethylene, stabilizer, weather resistance, degraded layer, destruction, full-scale exposureAbstract
This article presents the results of a study of the properties of UHMWPE samples, carbon fiber composites and HC composites modified with a CO-4 stabilizer, supplemented with data from full-scale exposure for up to 18 months at the open stand of the Yakutsk climatic testing range.
It was found that the crystallinity degrees of stabilized polymer composite materials (PCM) remain virtually unchanged. According to IR studies, the formation of vinyl groups occurs both on the surface and in the subsurface layers of the composite to a depth of 200 μm, without affecting the bulk of the polymer matrix.
During friction of exposed UHMWPE and stabilized PCM samples, the degraded (aged) surface layer wears out first, with the degree of wear depending on the depth of photochemical destruction.
It was found that adding 0.5 wt. % of the CO-4 stabilizer % to the UHMWPE-UV composite slows down the aging process in the open air. This, in turn, has a positive effect on the physical and mechanical characteristics and wear resistance of the material over a long period of time when exposed to the unfavorable climatic conditions of Yakutia.
References
Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) market size, share & trends analysis report by product (medical grade & prosthetics, fibers, sheet,r), by application, and segment sorecasts, 2019–2025 // Grand View Research, Inc. URL: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/ultra-high-molecular-weight-polyethylene-market (дата обращения: 11.11.2019).
Влияние технологического режима смеше-ния и вулканизующей системы на свойства компо-зиций на основе бутадиен-нитрильного каучука и сверхвысокомолекулярного полиэтилена / Н.В. Шадринов [и др.]. // Перспективные материалы. 2023. № 2. С. 32–37.
Валуева М.И., Колобков А.С., Малаховский С.С. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен: рынок, свойства, направления применения (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 3 (87). С. 49–57.
Михайлин Ю.А. Сверхвысокомолекулярный поли-этилен (часть 1) // Полимерные материалы. 2003. № 3. С. 18–21.
Модифицированные полимерные и композиционные материалы для северных условий / Ам-мосова О.А., Аргунова А.Г., Ботвин Г.В. и др.: отв. ред. С.Н. Попов; Рос. акад. наук, Сиб. отд.-ние, Ин-т проблем нефти и газа. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 218 с.
Колесова Е.С., Гоголева О.В., Петрова П.Н. Разработка ПКМ на основе СВМПЭ с высокой стабильностью свойств в условиях резко-континентального климата // Природные ре-сурсы Арктики и Субарктики. 2021. Т. 26, № 4. С. 122-131.
Далинкевич А.А. Кинетика окислительного старения и модификации полиолефинов при воздействии излучений: дис. … докт. хим. наук: 02.00.06: защищена 18.06.1998: утв. 02.06.1998 / Далинкевич Андрей Александрович. М: Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской Академии Наук. 1998. 405 с.
Rodriguez A.K., Mansoor B., Ayoub G., Colin X., Benzerga A.A. Effect of UV-aging on the mechanical and fracture behavior of low density polyethylene // Polymer Degradation and Stability. 2020. Vol. 180. P.109185.
Yusuke H., Takumitsu K., Kento T., Toshio I., Kohhei N. // Polymer Degradation and Stability. 2018. Vol.150. P. 67–72.
Fontanella S., Bonhomme S., Koutnyc M. et al. Comparison of the biodegradability of various polyeth-ylene films containing pro-oxidant // Polymer Degrada-tion and Stability. 2010. Vol. 95, No 6. P. 1011–1021.
Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные матери-алы. М.: Химический факультет МГУ, 2012. 54 с.
Fu Y., Lim L.T. Investigation of multiple-component diffusion through LLDPE film using an FTIR-ATR technique // Polymer Testing. 2008. Vol. 31. Р. 56–67.
Hsu Yu-Ch., Weir M.P., Truss R.W., et al. A fun-damental study on photo-oxidative degradation of line-ar low density polyethylene films at embrittlement // Polymer. 2012. Vol. 53, No 12. P. 2385– 2393.
Смирнова А.И., Осовская И.И. Функциональные материалы в производстве пластмасс: Антиоксиданты: учебное пособие. СПб: СПбГТУРП, 2015. 31 с.
Изучение влияния климатических факторов Якутии на структуру и свойства СВМПЭ и ПКМ на его основе / Е.С. Колесова [и др.]. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2024. № 6. С. 2–9.
Копнов В.А. Оптимальное управление про-цессами деградации элементов механических систем. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2017. 305 с.
Природа первичных актов фрикционного взаимодействия СВМПЭ с поверхностью стали / А.П. Краснов [и др.]. // Трение и износ. 2013. № 2 (34). С. 154–164.
Трение и свойства СВМПЭ, обработанного сверхкритическим диоксидом углерода / А.П. Крас-нов [и др.]. // Трение и износ. 2003. № 4 (24). С. 429–435.
Влияние наноструктурных наполнителей на структуру и свойства газопламенных покрытий на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена / Панин С.В. [и др.]. // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9. С. 141–144.
Rocha M., Mansur A., Mansur H. Characteriza-tion and accelerated ageing of UHMWPE used in ortho-pedic prosthesis by peroxide // Materials. 2009. No 2. Р. 562–576.
Jovanovski G., Stefov V., Šoptrajanov B., Boev B. Minerals from Macedonia. IV. Discrimination between some carbonate minerals by FTIR spectroscopy. // Neues Jahrbuch für Mineralogie – Abhandlungen. 2002. Vol. 177. P. 241–253.
Masindi V., Gitari M. W., Tutu H., DeBeer M. Efficiency of ball milled South African bentonite clay for remediation of acid mine drainage // Journal of Water Process Engineering. 2015. Vol. 8. P. 227–240.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Olga V. Gogoleva, Pavlina N. Petrova, Andrey L. Fedorov
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
