При введении бесщелочного стекла структурная сетка эпоксидного олигомера имеет Мc = 240. На щелочном стекле Мс сетки эпоксидного олигомера равна 580.

В связи с влиянием наполнителей на структуру сетки связующего представляло интерес оценить триботехнические характеристики наполненных эпоксидных композитов. Исследовано влияние порошков алюминия, железа, графита и дисульфида молибдена на износ эпоксидных композитов, пластифицированных ДБФ. Было установлено, что при скорости скольжения 0,583 м/с и нагрузке 2 МПа наименьшим износом (2,1 мкм/км) обладает эпоксидный композит, наполненный 10 мас.ч. порошка алюминия. Высокую интенсивность изнашивания имеет эпоксидный композит, содержащий графит.

Для предотвращения взаимодействия макрорадикалов, образующихся при механодеструкции трехмерной сетки связующего, с поверхностью контртела в объем эпоксидных композитов вводят пластификаторы, минеральные масла, консистентные и сухие смазки.

При исследовании фрикционных свойств самосмазывающихся материалов в виде покрытийустановлено, что смазочная способность MoS2 существенно зависит от физического состояния связующего (таблица 11). На основании анализа масс-спектров установлено, что изнашивание твердосмазочных материалов на термореактивном связующем происходит вследствие разрыва основной цепи полимера и зависит от его структуры. В стеклообразном состоянии полимерное связующее имеет больший износ, чем в высокоэластическом состоянии. Это обусловлено тем, что при повышении температуры в зоне трения уменьшается число физических связей между макромолекулами связующего и увеличивается гибкость и подвижность межузловых фрагментов структурной сетки. Последняя причина приводит к снижению износа полимерных композитов. Основным механизмом изнашивания эпоксидных композитов наполненных MoS2, является усталостный износ, при котором рост микротрещин продолжается до определенной критической величины, после чего происходят послойное разрушение материала и образование частиц износа. С учетом термофлуктуационной природы образование микротрещин при усталостном износе было установлено, что процесс изнашивания эпоксидного композита, наполненного MoS2, имеет энергию активации U0 = 86 КДж/моль.

Таблица 11.

Влияние состава атмосферы на интенсивность линейного изнашивания самосмазывающихся композитов [9].

Примечание. Состав композитов: ВНИИНП-212 – мочевиноформальдегидный олигомер + MoS2; ВНИИНП-230 – эпоксидный олигомер + MoS2; ВНИИНП-250 – кремнийорганический олигомер + MoS2; ВНИИНП-251 – ПОЛИАМИД + ГРАФИТ.

Применительно к узлам трения, эксплуатирующимся в инертных газах, исследовали влияние состава атмосферы на изнашивание полимерных материалов, содержащих MoS2 (талблица 12). Интенсивность изнашивания самосмазывающихcя композитов, наполненных МоS2, на воздухе при одинаковых температурах значительно выше, чем в среде СО2. Только у эпоксидного композита интенсивности изнашивания при 25 и 150 °С близки между собой в обеих средах. Для оценки изнашивающей способности самосмазывающихся материалов (износостойкости металлического контртела) измеряли диаметр пятна износа на контртеле (таблица 12). Установлено, что исследуемые композиты наиболее сильно изнашивают контртело при 25 °С на воздухе, а меньше всего в обеих средах при 150 °С.

Таблица 12.

Влияние состава самосмазывающихся материалов на интенсивность линейного изнашивания металлического контртела [9].

Существенного повышения износостойкости эпоксидных композитов можно достичь введением оксидов металлов и минеральных оксидных наполнителей. Анализ свойств наполненных эпоксидных композитов показал, что их износостойкость, реологические и физико-механические характеристики связаны с природой, структурными особенностями и свойствами оксидных наполнителей, а также с характером их взаимодействия со связующим. Из таблицы 13 видно, что при введении наполнителей снижается ударная вязкость. Влияние наполнителей на другие показатели эпоксидных композитов неоднозначно. Так, например, при введении талька и нитрида бора значительно уменьшается модуль упругости при сжатии и повышается обусловленный этим износ эпоксидных композитов. При наполнении связующего каолином и оксидом титана несколько возрастает модуль упругости и заметно улучшается износостойкость композита. Причина такого влияния оксидных наполнителей на износостойкость эпоксидных композитов не ясна. В зависимости от концентрации и природы оксиды металлов могут катализировать или ингибировать процесс полимиризации эпоксидных олигомеров в присутствии отвердителей. Это приводит к зависимости физико-механических свойств эпоксидных композитов от природы наполнителя и к обусловленному этой причиной изменению их износостойкости. При этом существенное влияние на износостойкость и физико-механические свойства эпоксидных полимеров оказывает дисперсность оксидного наполнителя.