В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27.11.2014 № 14.578.21.0083 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- разработана методика введения нанодисперсного углеродного наполнителя в полимерную матрицу с высокой вязкостью расплава;
- проведены физико-механические испытания экспериментальных образцов полимерного нанокомпозита;
- проведены трибологические испытания экспериментальных образцов полимерного нанокомпозита;
- проведены структурные исследования экспериментальных образцов полимерного нанокомпозита;
- проведены теплофизические исследования экспериментальных образцов по-лимерного нанокомпозита;
- подведены итоги этапа. Разработан промежуточный отчет о ПНИЭР;
- получены экспериментальные образцы полимерного нанокомпозита
- разработана эскизная конструкторская документация на пресс-форму для изготовления экспериментальных образцов полимерных вкладышей ацетабулярного компонента эндопротеза.
- изготовлена пресс-форма.
При этом были получены следующие результаты:
- В рамках выполнения данного этапа методика введения нанодисперсного углеродного наполнителя в полимерную матрицу с высокой вязкостью расплава. В основе метода лежит подход, основанный на совместной механообработке порошка полимера и используемого наполнителя с использованием шаровых планетарных мельниц. Были подобраны оптимальные режимы твердофазного деформационного синтеза композиционных порошков СВМПЭ/МУНТ. Было показано, что метод твердофазного смешения пригоден только для предварительного введения МУНТ в СВМПЭ. Для создания высокопрочных нанокомпозиционных материалов необходимо использование дополнительных методик, улучшающих диспергирование МУНТ в полимерной матрице, в качестве которых в дальнейшем будет использована методика ориентационной вытяжки. Из полученных композиционных порошков методом термического прессования были полученные монолитные образцы полимерного нанокомпозита.
- В соответствии с разработанной Программой и методиками испытаний экспериментальных образцов полимерного материала с ориентированной структурой, полимерного нанокомпозита, полимерного нанокомпозита с ориентированной структурой были проведены физико-механические и трибологические испытания экспериментальных образцов полимерного нанокомпозита. Проведенные физико-механические испытания показали, что в целом МУНТ оказывают позитивное влияние на упруго-прочностные характеристики материалов: предел прочности, предел текучести и модуль упругости композитов увеличиваются при добавлении углеродных нанотрубок, однако при этом наблюдается снижение пластичности материалов. Результаты трибологических испытаний экспериментальных образцов полимерного нанокомпозита показали некоторое снижение коэффициента трения по сравнению с ненаполненным полимером.
- Были проведены структурные и теплофизические исследования эксперимен-тальных образцов полимерного нанокомпозита. Методами сканирующей электронной и оптической микроскопии было показано, что в процессе твердофазного смешения СВМПЭ и МУНТ в мельнице планетарного типа происходит распределение наполнителя только по поверхности частиц полимера. Данная особенность поведения углеродных нанотрубок в композиционном материале является негативным фактором, приводящим к тому, что пластичность материала снижается и может наблюдаться выкрашивание частиц МУНТ при проведении трибологических испытаний. Методами ДСК и ТГА было показано, что введение наполнителей в полимерную матрицу не приводит к заметным изменениям теплофизических характеристик полученных композиционных материалов.
