ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА: XQCAAO

Дмитрий Анатольевич Негров; Виталий Юрьевич  Путинцев; Егор Владимирович Князев; Алексей Игоревич Глотов; Денис Александрович  Вебер

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.040

Авторы

Дмитрий Анатольевич Негров Омский Государственный технический университет https://orcid.org/0000-0002-5713-5470
Виталий Юрьевич Путинцев Омский государственный технический университет https://orcid.org/0000-0002-2003-0819
Егор Владимирович Князев Омский государственный технический университет https://orcid.org/0000-0001-6450-5364
Алексей Игоревич Глотов Омский Государственный технический университет https://orcid.org/0009-0005-4722-1278
Денис Александрович Вебер Омский государственный технический университет https://orcid.org/0009-0000-9227-7493

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.040

Ключевые слова:

Политетрафторэтилен, углеродные нанотрубки, полимерный композиционный материал, функционализация, механические характеристики, трибологические свойства

Аннотация

В данной работе представлены исследования влияния химической функционализации углеродных нанотрубок на механические и трибологические свойства полимерного композиционного материала.

С применением метода сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа изучены морфологические особенности и элементный состав углеродных нанотрубок до и после функционализации.

Представлены результаты экспериментальных исследований изменения механических характеристик, трибологических свойств и надмолекулярной структуры полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена модифицированного углеродными нанотрубками. Установлено, что применение функционализированных нанотрубок позволяет повысить механические свойства композита: предел прочности при растяжении до 10%, модуль упругости до 25%, а также позволяет снизить интенсивность массового изнашивания материала более чем в 2 раза.

Установлено, что применение функционализации нанотрубок способствует их более равномерному распределению между сферолитными частицами политетрафторэтилена, что способствует увеличению предела прочности и износостойкости материала.

Библиографические ссылки

Маркова М. А., Петрова П.Н. Исследование влияния углеродных волокон и технологий получения композитов на свойства полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена // Перспективные материалы. 2020. № 11. С. 59-68. doi:10.30791/1028-978X-2020-11-59-68.

Вершина Г. А., Реут Л.Е. Анализ деформационного поведения фторопласта-4 в условиях силового воздействия // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2016. № 4. С. 23-30.

Dhanumalayan E., Joshi G. M. Performance properties and applications of polytetrafluoroethylene (PTFE) – a review // Adv. Compos. Hybrid Mater. 2018. Vol.1. P. 247–268. doi:10.1007/s42114-018-0023-8.

Разработка технологических приемов управления свойствами композитов на основе политетрафторэтилена, содержащих наномодификаторы / А. А. Охлопкова [и др.]. // Вопросы материаловедения. – 2013. – № 1(73). – С. 136-145.

Влияние ультразвуковой активации на структурообразование политетрафторэтилена, модифицированного нитридом бора / Д. А. Негров [и др.]. // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2017. Т.1. № 2. С. 57-61.

Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена / А. А. Охлопкова [и др.]. // Российский химический журнал. 2008. Т. 52, № 3. С. 147-152.

Исследование полимерных композитов с гибридной матрицей, полученных методом взрывного прессования / Н. А. Адаменко [и др.]. // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2019. № 10(233). С. 48-52.

Износостойкость композитов на гибридной матрице СВМПЭ-ПТФЭ: механические и триботехнические свойства матрицы / С. В. Панин [и др.]. // Трение и износ. 2015. Т. 36. № 3. С. 325-333.

Manufacturing technology of composite materials—principles of modification of polymer composite materials technology based on polytetrafluoroethylene / Panda A. [et al.]. //Materials. 2017. Т. 10. №. 4. С. 377. doi:10.3390/ma10040377.

The effect of ultrasonic activation on the formation of polytetrafluoroethylene modified by detonation nanodiamonds / D. A. Negrov [et al.]. // Journal of Physics: Conference Series: Mechanical Science and Technology Update. – Omsk: Institute of Physics Publishing, 2019. P. 062016. doi: 10.1088/1742-6596/1260/6/062016.

Никитина А. В., Охлопкова А.А., Васильев А.П. Исследование влияния наноразмерного нитрида бора на свойства политетрафторэтилена// Наука, инновации и технологии: от идей к внедрению: Материалы Международной научно-практической конференции, Комсомольск-на-Амуре, 07–11 февраля 2022 года. – Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2022. С. 329-333. doi: 10.17084/978-5-7765-1502-6-2022-329.

Microstructure and Properties of Polytetrafluoroethylene Composites Modified by Carbon Materials and Aramid Fibers / Zhang F. [et al.]. // Coat-ings. – 2020. Vol. 10. No. 11. P. 1103-1123. doi:10.3390/coatings10111103.

Song J., Lei H., Zhao G. Improved mechanical and tribological properties of polytetrafluoroethylene reinforced by carbon nanotubes: A molecular dynamics study // Computational Materials Science. – 2019. – Vol. 168. P. 131-136. doi:10.1016/j.commatsci.2019.05.058.

Исследование влияния многостенных углеродных нанотрубок на свойства политетрафторэтилена / А. А. Охлопкова [и др.]. // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2015. № 5(49). С. 43-50.

Functionalization of Carbon Nanotubes in Polystyrene and Properties of Their Composites: A Review / Li Hongfy [et al.]. // Polymers 2024. V.16(6). 770. doi:10.3390/polym16060770.

Дьячкова Т. П., Ткачев А. Г. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок: Монография / Издательский дом «Спектр», 2013. – 152 с.

Yan S. C., Xue Y. H. Surface wettability, tensile mechanical performance, and tribological behavior of polyimide/polytetrafluoroethylene blends enhanced with hydroxylated multiwalled carbon nanotubes at high relative humidity // Polymer Composites. 2021. V. 42 (9). P. 4517-4532. doi:10.1002/pc.26165.

Негров, Д. А., Путинцев В.Ю. Усовершенствование технологии прессования изделий из политетрафторэтилена // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 14, № 5. С. 564-571. doi: 10.17516/1999-494X-0333.