Процессы изнашивания полимерных композиционных материалов (ПКМ) в условиях отрицательных температур остаются недостаточно изученными. В связи с этим проведение триботехнических исследований при низких температурах полимерных композитов вызвано необходимостью оценки их работоспособности в регионах с холодным климатом. Результаты таких исследований будут способствовать формированию практических решений для создания новых морозостойких композитов технического назначения и повышению надежности и безопасности эксплуатации техники в условиях низких климатических температур. Целью данной работы является изучение триботехнических свойств ПКМ при комнатной и отрицательных температурах. В работе исследованы ПКМ на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с 5 мас.% нановолокон (УНВ-02) и микроволокон (УВИС-АК-П), полученные двумя способами: простым смешением в лопастном смесителе и с применением совместной механоактивации 1/2 части полимера с наполнителем в планетарной мельнице. Триботехнические испытания проведены в испытательной камере "КТХ-150" (ООО "Технология", Россия), а также вне помещения на открытом воздухе с использованием экспериментальной установки ҺТрибометр-1һ (схема трения Һпалец-дискһ), разработанной в ИПНГ СО РАН. Показано, что при -30 °С скорость массового изнашивания снижается у ПТФЭ в 4,5 раза, у композитов с УНВ-02 в 1,4-1,7, у композита с УВИС-АК-П - в 1,5 раза. Коэффициент трения несколько повышается у всех ПКМ, за исключением исходного полимера. Повышение износостойкости связано с Һзамораживаниемһ структуры композитов в процессе трения при низкой температуре, приводящей к повышению твердости. Установлено, что стационарный режим трения композитов при отрицательной температуре достигается быстрее в камере, чем при комнатной температуре и на открытом воздухе. Полученные результаты будут способствовать развитию арктического материаловедения, в частности по вопросам изучения поведения полимерных материалов в условиях холодного климата.
Wear processes in polymer composite materials (PCMs) at subzero temperatures remain insufficiently studied. Therefore, tribological investigations of polymer composites under low-temperature conditions are essential for evaluating their performance in cold climates. The findings from such studies will support the development of new frost-resistant composite materials and contribute to safer, more reliable equipment operation in cold environments. This study aims to investigate the tribological properties of PCMs at room and subzero temperatures. The materials examined were polytetrafluoroethylene (PTFE)-based composites containing 5 wt.% nanofibers (UNV-02) and microfibers (UVISAK-P). These were prepared using two methods: simple mixing in a paddle mixer and combined mechanical activation of half the polymer with filler in a planetary mill. Tribological tests were conducted in a KTX-150 thermal chamber (Technology LLC, Russia) and outdoors using a Tribometer-1 experimental setup (pinon-disk configuration) developed at the Institute of Oil and Gas Problems SB RAS. At -30 °C, the mass wear rate decreased by a factor of 4.5 for PTFE, by 1.4-1.7 times for UNV-02 composites, and by 1.5 times for the UVIS-AK-P composite. The coefficient of friction increased slightly for all PCMs except the original polymer. The enhanced wear resistance is attributed to the “freezing” of the composite structure during friction at low temperatures, which leads to increased hardness. Steady state friction of the composites at subzero temperatures was achieved more rapidly in the chamber than at room temperature or in open air. The results obtained will contribute to the advancement of Arctic materials science, particularly in understanding the behavior of polymeric materials in cold climates.
