Фторопласты

Исследования материалов, содержащих фторопласт

Разработка и совершенствование антифрикционных и уплотни­тельных материалов на основе фторопластов, связаны с выбором компонентов и исследованием влияния ряда факторов на их свой­ства. Выбор материалов компонентов основан на знании свойств, реализующихся при изготовлении композиционных материалов и в условиях их работы. Основные принципы выбора компонентов материалов приводятся в работе [3].

Применение фторопластов в качестве компонентов антифрик­ционных и уплотнительных материалов стало возможным в ре­зультате изучения проявления их свойств в различных условиях.

Исследованиям ПТФЭ и материалов, содержащих его, посвя­щено значительное количество работ как за рубежом, так и в нашей стране. Основные свойства фторопластов приведены в работах [3, 5].

В испытаниях ряда полимеров выявлено минимальное трение ПТФЭ при низких скоростях скольжения по стали и в одноимен­ном сочетании. При скоростях 0,1-0,3 мм/с коэффициент трения (без смазки) находится в пределах 0,04-0,05. Практически такой же коэффициент трения у ПТФЭ при низкой скорости скольжения в вакууме.

С увеличением скорости скольжения до 0,5-2 м/с и выше коэф­фициент трения повышается и достигает значений 0,20-0,25. Мак­симального значения он достигает при скорости 5 м/с.

С увеличением температуры коэффициент трения уменьшается, и лишь при температурах выше 593 К он увеличивается до относи­тельно высоких значений.

В работе [3] приводятся результаты исследований влияния ско­рости скольжения, температуры в контакте, давления, степени кристалличности и проникающего излучения на трение и изнаши­вание. Авторами получена обобщенная зависимость коэффициента трения ПТФЭ от скорости скольжения и температуры:

/ = (1670,3-3,1)Т •и0’3 • 10"4 , где Т - температура, К; и - скорость скольжения, см/с.

Из зависимостей (рис. 1.1) [3] видно увеличение коэффициентов трения при увеличении скоростей скольжения и уменьшение при увеличении температуры.

Зависимость получена в интервале температур 303-423 К и ско­ростей скольжения - 0,01-1 см/с.

В работе показано также изменение интенсивности изнашива­ния ПТФЭ в зависимости от температуры в контакте (рис. 1.2) при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 400 Н по схеме вал - пло­ский образец.

Испытания образцов ПТФЭ с разной степенью кристалличности показало, что с повышением степени кристалличности скорость

Изнашивания ПТФЭ увеличивается, а коэффициент трения умень­шается. Такое влияние степени кристалличности на трение объяс­няется ухудшением большинства механических характеристик с увеличением степени кристалличности.

Сохранение в полимере значительного количества аморфной фазы обеспечивается резким охлаждением полимера, нагретого выше температуры плавления кристаллитов (600 К), в интервале 600-623 К.

При проведении испытаний на трение и изнашивание некоторых сополимеров ПТФЭ (4МБ, -40, -42В и -42 Л) определена высокая износостойкость фторопласта 4МБ при более высоком коэффици­енте трения, но стабильном при изменении температуры [3]. Одна­ко увеличение скорости (>0,5 м/с) и нагрузки (>200 Н) в контакте приводили к повышению температуры (>350 К) и увеличению изно­са до катастрофического значения.

Фторопласты 4МБ и -40, стойкие к радиационному облучению [5], и представляют интерес для создания композиционных мате­риалов для работы в условиях радиационного облучения.