ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И ЕГО КОМПОЗИТА В ПРОЦЕССЕ НАТУРНОЙ ЭКСПОЗИЦИИ В УСЛОВИЯХ ЯКУТИИ: XJHSLF

Ольга Владимировна Гоголева; Павлина Николаевна Петрова; Андрей Леонидович Федоров

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2025.02.032

Авторы

Ольга Владимировна Гоголева 3 Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр СО РАН", обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН https://orcid.org/0000-0001-5425-2295
Павлина Николаевна Петрова Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр СО РАН", обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН https://orcid.org/0000-0002-1859-8034
Андрей Леонидович Федоров Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр СО РАН", обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН https://orcid.org/0000-0002-1718-2643

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.02.032

Ключевые слова:

сверхвысокомолекулярный полиэтилен, стабилизатор, атмосферостойкость, деградированный слой, деструкция, натурная экспозиция

Аннотация

В данной статье приведены результаты исследования свойств образцов СВМПЭ (сверхвысокомолекулярного полиэтилена), композитов с углеродными волокнами и композитов с УВ, модифицированных стабилизатором СО-4, дополненные данными натурного экспонирования до 18 месяцев на открытом стенде полигона климатических испытаний «Якутск».
Выявлено, что у стабилизированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) значения степеней кристалличности практически остаются неизменными. По данным ИК-исследований процесс образования винильных групп происходит как на поверхности, так и в подповерхностных слоях композита на глубину до 200 мкм, не затрагивая основной объем полимерной матрицы.
В процессе трения экспонированных образцов СВМПЭ и стабилизированного ПКМ в первую очередь изнашивается деградированный (состаренный) поверхностный слой, причем степень износа зависит от глубины фотохимической деструкции.
Установлено, что добавление стабилизатора марки СО-4 в количестве 0,5 мас. % к композиту СВМПЭ-УВ замедляет процессы старения на открытом воздухе. Это, в свою очередь, положительно сказывается на физико-механических характеристиках и износостойкости материала на протяжении длительного времени при воздействии неблагоприятных климатических условий Якутии.

Библиографические ссылки

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.