Determining the influence of a filler on the properties of composite materials based on Phenylone C2 for tribojunctions in machines and assemblies

Abstract

The introduction of polymer-composite materials makes it possible not only to solve the problem of increasing durability, reducing the mass and cost of machines, but also, by introducing fillers, to adapt them to the required operating conditions. At the same time, there is a problem regarding the high cost of technologies for obtaining composites, which limits their widespread implementation. That is why the object of this research is the processes of influence of the filler on the characteristics and properties of polymer-composite materials. Complex laboratory studies of physical and mechanical characteristics, tribological and thermophysical properties of the developed polymer-composite materials based on Phenylone C2 were carried out. The dependence of the coefficient of friction and wear of the material based on Phenylone C2, containing thermally expanded graphite, on the pressure and nature of counter-bodies during friction. It was established that with an increase in the concentration of filler from 5 to 25 wt% the coefficient of thermal conductivity increases by 4–40.8 %, compared with that non-filled with Phenylone C2. It was found that the introduction of thermally expanded graphite into Phenylone C2 in the amount of 5 wt % leads to a decrease in heat capacity by 34 %. The proposed technology of obtaining polymer-composite materials in the electromagnetic field provides sufficient physical and mechanical characteristics, tribological properties and low cost of finished products (parts). The results reported here make it possible to adapt the physical and mechanical characteristics, thermophysical and tribological properties of polymer-composite materials to certain modes of operation of movable junctions. Впровадження полімерно-композитних матеріалів дозволяє не тільки вирішити проблему підвищення довговічності, зменшення маси та собівартості машин, а й введенням наповнювачів адаптувати їх до необхідних умов експлуатації. При цьому, існує проблема щодо високої собівартості технологій одержання композитів, що обмежує широке їх впровадження.Саме тому, об’єктом дослідження є процеси впливу наповнювача на характеристики та властивості полімерно-композитних матеріалів. Проведені комплексні лабораторні дослідження фізико-механічних характеристик, трибологічних та теплофізичних властивостей розроблених полімерно-композитних матеріалів на основі фенілону С2. Встановлено залежність коефіцієнту тертя та зносу матеріалу на основі фенілону С2, що містить термічно розширений графіт, від тиску та природи контр-тіл. Встановлено, що із збільшенням концентрації наповнювача від 5 до 25 мас. % коефіцієнт теплопровідності зростає на 4–40,8 %, у порівнянні з ненаповненим фенілоном С2. Виявлено, що введення термічно розширеного графіту у фенілон С2 у кількості 5 мас. % призводить до зниження теплоємкості на 34 %. Запропонована технологія одержання полімерно-композитних матеріалів в електромагнітному полі забезпечує достатні фізико-механічні характеристики, трибологічні властивості та невисоку собівартість готових виробів (деталей). Отримані результати дають можливість адаптувати фізико-механічні характеристики, теплофізичні та трибологічні властивості полімерно-композитних матеріалів до певних режимів експлуатації рухомих з'єднань.