Комплексное исследование фрикционных композиционных материалов на основе блок-сополимеров: механизмы, синтез, свойства и перспективы

В мире, где каждая новая технология стремится к повышению эффективности, долговечности и снижению экологического следа, фрикционные композиционные материалы занимают одно из центральных мест, особенно в таких критически важных отраслях, как машиностроение. От тормозных колодок высокоскоростных поездов до компонентов промышленных станков — способность материала эффективно работать в условиях трения и износа определяет безопасность, экономичность и надежность механизмов. Именно здесь на авансцену выходят полимерные композиты, а среди них — уникальный класс материалов на основе блок-сополимеров. Их способность к самоорганизации на наноуровне, формируя микрогетерогенные структуры, открывает беспрецедентные возможности для «тонкой настройки» трибологических характеристик.

Настоящая дипломная работа посвящена глубокому исследованию фрикционных композиционных материалов, в которых в качестве полимерной матрицы используются блок-сополимеры. Цель исследования — всесторонний анализ механизмов трения и износа, методов синтеза и модификации, а также комплексной оценки свойств и перспектив применения этих инновационных материалов. Мы стремимся не просто описать существующие подходы, но и выявить взаимосвязи между структурно-морфологическими особенностями блок-сополимеров, их синергетическим взаимодействием с наполнителями и конечными эксплуатационными характеристиками. Это позволит не только обобщить имеющиеся знания, но и предложить рекомендации для дальнейшего развития и оптимизации фрикционных систем на их основе.

Структура работы охватывает ключевые аспекты: от фундаментальных определений и теоретических основ до практических методов синтеза, детальной оценки свойств и анализа экономических и экологических последствий. Каждая глава призвана раскрыть свою часть этой сложной и многогранной темы, формируя целостное представление о потенциале фрикционных композиционных материалов на основе блок-сополимеров.

Теоретические основы фрикционных композиционных материалов и блок-сополимеров

Прежде чем углубляться в тонкости механизмов трения и синтеза, необходимо заложить прочный фундамент понимания ключевых терминов и концепций. Мир материалов полон нюансов, и для точного анализа важно говорить на одном языке, что, в свою очередь, обеспечивает точность дальнейших изысканий.

Определение и классификация композиционных материалов

В основе нашего исследования лежат композиционные материалы — это многокомпонентные системы, специально созданные для сочетания уникальных свойств своих составных частей. Важнейшая характеристика композитов — синергетический эффект: каждый компонент, работая в тандеме с другими, усиливает общие характеристики материала, превосходя сумму свойств отдельных элементов. При этом, что принципиально важно, компоненты сохраняют свою индивидуальность, не растворяясь и не смешиваясь друг с другом на макроуровне.

Среди широкого спектра композитов особое место занимают полимерные композиционные материалы (ПКМ), где в качестве матрицы выступает полимер. Эти материалы классифицируются по множеству признаков, но для целей нашего исследования наиболее релевантна классификация по эксплуатационным свойствам. Мы выделяем:

• Фрикционные материалы: обладают высоким и стабильным коэффициентом трения, высокой износостойкостью, способностью рассеивать энергию трения в виде тепла. Они применяются в тормозных системах, муфтах сцепления и других узлах, где требуется управляемое сопротивление движению.
• Антифрикционные материалы: характеризуются низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, что позволяет минимизировать потери энергии и нагрев в узлах скольжения, таких как подшипники.

Хотя наша работа сосредоточена на фрикционных материалах, понимание их антиподов помогает лучше оценить уникальные требования и подходы к проектированию.

Основы химии и структуры блок-сополимеров

В центре нашего внимания находятся блок-сополимеры. Это удивительный класс полимеров, макромолекулы которых не являются простыми случайными последовательностями мономерных звеньев. Вместо этого они представляют собой линейные макромолекулы, состоящие из чередующихся блоков полимеров различного состава или строения, соединенных между собой прочными химическими связями. Каждый «блок» — это участок макромолекулы, который содержит один тип мономерных звеньев, или, иными словами, является гомополимерным сегментом.

Для наглядности, структуру макромолекул блок-сополимера можно представить в виде следующих схем:

• (А)_n-(В)_m — диблок-сополимер, состоящий из двух различных блоков А и В.
• (А)_n-(В)_m-(А)_l — триблок-сополимер, где блоки В расположены между двумя блоками А.
• (А)_n-(В)_m-(С)_l — триблок-сополимер из трех разных блоков.
• (А)_n-Х-(В)_m-Х-(А)_l — более сложная структура, где Х обозначает фрагмент низкомолекулярного бифункционального вещества, связывающего блоки.

Индексы n, m, l, k указывают на количество мономерных звеньев в соответствующем блоке.

Ключевая особенность блок-сополимеров заключается в том, что если их блоки состоят из несовместимых полимеров, то материал приобретает микрогетерогенную структуру. Это означает, что даже при химическом связывании, различные блоки стремятся к фазовому разделению, формируя упорядоченные наноразмерные домены. Эти домены могут иметь различные морфологии — сферы, цилиндры, ламели — в зависимости от соотношения длин блоков, их химической природы и общей молекулярной массы.

Примером такого важного класса являются термоэластопласты. Их макромолекулы состоят из жестких, термопластичных блоков (например, полистирол, полиэтилен, полипропилен) и гибких, эластомерных блоков (например, полибутадиен, полиизопрен). Жесткие блоки образуют физические узлы сшивания, которые при комнатной температуре ведут себя как вулканизованная резина, но при нагревании размягчаются, позволяя материалу быть переработанным как термопласту. Именно это сочетание свойств — эластичности при эксплуатации и термопластичности при переработке — делает их столь ценными в промышленности.

Микрогетерогенная структура блок-сополимеров является основой для эффективного пути химического модифицирования полимеров, позволяющего сочетать свойства совершенно разных полимеров в одной макромолекуле, что критически важно для создания фрикционных материалов с уникальным балансом прочности, износостойкости и коэффициента трения.

Механизмы трения и износа в композиционных материалах на основе блок-сополимеров

Понимание того, как материалы взаимодействуют при скольжении, разрушаются под нагрузкой и реагируют на внешние воздействия, является краеугольным камнем в разработке эффективных фрикционных систем. Для блок-сополимеров этот анализ усложняется их уникальной микрогетерогенной структурой.

Общие принципы трибологии

Трибология — это наука, изучающая процессы трения, изнашивания и смазывания при относительном движении контактирующих тел. Она лежит на стыке физики, химии и механики, стремясь объяснить, как и почему материалы ведут себя тем или иным образом в трибосистемах. Внутри трибологии выделяют несколько ключевых направлений:

• Трибофизика занимается физическими аспектами взаимодействия контактирующих поверхностей. Она изучает поверхностные явления, деформации, адгезию, влияние микрорельефа на трение.
• Трибомеханика фокусируется на механике взаимодействия трущихся тел, анализируя распределение нагрузок, деформации на макро- и микроуровне, а также механохимические процессы.
• Трибохимия исследует химические изменения, происходящие на поверхностях при трении. Это включает коррозию, химические реакции, образование защитных пленок, а также деструкцию полимеров и выделение химически активных веществ. Понимание трибохимических процессов особенно важно для полимерных материалов, где деструкция может значительно изменить поверхностные свойства.

В контексте фрикционных композитов на основе блок-сополимеров, каждый из этих аспектов играет свою роль, формируя сложную картину их трибологического поведения.

Виды изнашивания полимерных композитов

Изнашивание полимеров — это сложный процесс, зависящий от множества факторов, включая природу полимера, тип и морфологию наполнителя, условия эксплуатации (нагрузка, скорость, температура, среда). Наиболее распространенными видами изнашивания полимеров являются:

1. Абразивное изнашивание: Происходит, когда более твердые частицы (абразивы) или неровности на одной из контактирующих поверхностей воздействуют на менее твердую поверхность, вызывая ее резание, царапание или пропахивание. В дисперсно-наполненных композитах, например на эпоксидной основе, механизм абразивного изнашивания часто связан с удалением противоабразивных частиц наполнителя из общей массы вещества по мере износа матрицы. Сила, необходимая для удаления этих частиц, определяется их размером, формой, пространственным расположением, адгезионной прочностью системы «частица-матрица», площадью контакта и, конечно, физико-механическими свойствами самого композита. Схема расположения частиц и уровень перекрытия траектории абразивной массы также играют решающую роль.
2. Адгезионное изнашивание: Является результатом образования и последующего среза адгезионных связей между трущимися поверхностями. Этот процесс включает формирование, рост и разрыв адгезионных мостиков (мостиков сварки), а также перенос материала с одной поверхности на другую. Адгезия является одной из составляющих трения и ведущим механизмом трения полимеров в высокоэластическом состоянии по гладким поверхностям. Работа сил трения в этом случае складывается из двух основных компонент: работы на преодоление межмолекулярного взаимодействия (адгезионных связей) и работы на деформирование неровностей на поверхности трущихся тел.
3. Усталостное изнашивание: Возникает при многократных деформациях поверхности под циклическими нагрузками. Со временем это приводит к накоплению повреждений, образованию микротрещин и отслоению частиц материала.

Влияние структурно-морфологических особенностей блок-сополимеров на механизмы трения и износа

Здесь кроется ключевое отличие блок-сополимеров от гомополимеров или обычных статистических сополимеров. Микрогетерогенная структура, формирующаяся из-за несовместимости блоков, является не просто химической особенностью, а мощным инструментом для управления трибологическими характеристиками.

Представьте себе блок-сополимер, состоящий из жестких и мягких блоков, например, термопластичного и эластомерного. В процессе фазового разделения эти блоки самоорганизуются в наноразмерные домены.

• Роль фазового разделения в абразивном изнашивании: Жесткие домены могут выступать в роли «внутренних наполнителей», повышая сопротивление матрицы пропахиванию и резанию. Мягкие домены, напротив, могут служить амортизаторами, поглощая энергию удара и предотвращая образование глубоких царапин. В зависимости от морфологии (сферы, цилиндры, ламели) и распределения этих доменов, можно значительно изменить устойчивость к абразивному изнашиванию. Например, жесткие сферические домены, равномерно распределенные в мягкой матрице, могут действовать как барьеры для распространения трещин, аналогично дисперсным наполнителям, но с преимуществом ковалентной связи с матрицей.
• Влияние на адгезионное изнашивание: Мягкие, эластомерные блоки, выходящие на поверхность, могут увеличивать площадь фактического контакта и, как следствие, адгезионную составляющую трения. Однако, если эти мягкие домены способны быстро релаксировать или образовывать тонкие, легко сдвигаемые пленки, они могут снижать общую силу трения. С другой стороны, жесткие домены на поверхности могут уменьшать адгезию, выступая в роли «антиадгезионных» центров. Взаимодействие между этими фазами на наноуровне определяет общую энергию адгезии и, следовательно, склонность к адгезионному изнашиванию и переносу материала.
• Морфология блоков и трибологические характеристики: Например, ламелярная структура (чередующиеся слои жестких и мягких блоков) может обеспечивать анизотропные трибологические свойства. При скольжении параллельно слоям, износ может быть низким из-за легкого сдвига мягких слоев, тогда как при перпендикулярном скольжении, жесткие слои будут сопротивляться износу, но могут способствовать более высокому трению.

Таким образом, микрогетерогенная структура блок-сополимеров является не просто случайным явлением, а целенаправленным результатом синтеза, который позволяет тонко настраивать фрикционные характеристики материала, регулируя сопротивление абразивному и адгезионному изнашиванию через контроль над фазовым разделением и морфологией блоков.

Зависимость силы трения от скорости скольжения и температуры

Поведение полимеров в условиях трения сильно зависит от внешних факторов, таких как скорость скольжения и температура, что обусловлено их вязкоупругой природой.

• При высоких скоростях скольжения: В этом диапазоне, как правило, доминирует упругое поведение материала. Сила трения слабо зависит от скорости или даже уменьшается при ее повышении. Это объясняется тем, что при высокой скорости продолжительность контакта между неровностями трущихся поверхностей мала, что снижает время для формирования адгезионных связей и диссипации энергии за счет вязкого течения. Для таких материалов, как фторопласт и углепластик, низкий коэффициент трения сохраняется даже при недостаточной смазке, но их относительно низкая теплопроводность ограничивает допустимую скорость скольжения, так как быстрый нагрев может привести к деструкции.
• В промежуточном диапазоне скоростей: Здесь наблюдается наиболее сложное поведение. Зависимость силы трения от скорости скольжения имеет максимум, положение которого определяется релаксационными свойствами полимера. Этот максимум является следствием конкуренции между вязким и упругим компонентами деформации. Возьмем, к примеру, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП): его коэффициент трения демонстрирует колоколообразную форму. Подъем коэффициента трения на начальном этапе связан с увеличением вязкостного компонента, а последующее снижение — с ростом упругого компонента. Потери на внутреннее трение при деформации полимеров максимальны в области температуры стеклования (T_cт), поскольку именно там наблюдается наибольшая вязкоупругая диссипация энергии.
• Влияние температуры: Повышение температуры, особенно выше T_cт, может привести к снижению модуля упругости, увеличению вязкости и, как следствие, изменению всех механизмов трения и износа. Напротив, снижение температуры может привести к охрупчиванию материала и изменению характера износа. Блок-сополимеры, имея несколько температур стеклования (по одной для каждого типа блока), проявляют более сложное температурное поведение, что требует тщательного анализа.

Компоненты фрикционных композитов: блок-сополимеры и наполнители

Создание высокоэффективного фрикционного композита — это искусство сочетания различных материалов, где каждый компонент играет свою уникальную роль. В этом оркестре блок-сополимеры выступают в качестве дирижера, а наполнители — инструментальной секцией.

Роль блок-сополимеров в матрице фрикционных материалов

Как уже отмечалось, если блоки блок-сополимера состоят из несовместимых полимеров, они спонтанно образуют микрогетерогенную структуру. Это не просто академический факт; это краеугольный камень в понимании их функциональности. В такой структуре сочетаются свойства всех полимеров, образующих отдельные блоки. Представьте себе материал, где один блок придает высокую прочность и твердость, а другой — эластичность и способность к рассеиванию энергии. Это позволяет сочетать свойства совершенно разных полимеров в одной макромолекуле, обходя проблемы фазового разделения, характерные для смесей гомополимеров.

Это является основой эффективного пути химического модифицирования полимеров. В контексте фрикционных материалов, блок-сополимеры позволяют:

• Контролировать вязкоупругие свойства: Варьируя соотношение жестких и мягких блоков, можно регулировать модуль упругости, способность к деформации и релаксационные свойства, что напрямую влияет на коэффициент трения и износостойкость.
• Формировать «мягкие» и «жесткие» фазы: Жесткие домены могут сопротивляться абразивному изнашиванию, тогда как мягкие могут обеспечивать низкий коэффициент трения за счет быстрой релаксации или формирования тонких смазочных пленок.
• Улучшать адгезию к наполнителям: За счет наличия различных функциональных групп в блоках, блок-сополимеры могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить лучшую адгезию к специфическим наполнителям, что критически важно для прочности композита.

Таким образом, блок-сополимеры являются не просто матрицей, а активным компонентом, способным самостоятельно формировать сложную структуру, которая предопределяет уникальные трибологические свойства фрикционных композитов.

Классификация и функции наполнителей

Наполнители – это вспомогательные компоненты, которые вводятся в полимерную матрицу для формирования комплекса механических свойств и придания материалу разнообразных специфических свойств. Их роль выходит далеко за рамки простого удешевления продукции. Наполнители могут обеспечивать:

• Фрикционные свойства: повышение коэффициента трения, износостойкости.
• Механические свойства: увеличение жесткости, прочности, ударной вязкости (в зависимости от типа наполнителя), снижение усадки.
• Электрические свойства: изменение диэлектрической проницаемости, электропроводности (например, порошкообразные керамические наполнители повышают диэлектрическую проницаемость, а углеродные волокна — электропроводность).
• Магнитные свойства: для придания магнитных свойств используются ферриты бария и стронция, сплавы редкоземельных элементов (например, Nd₂Fe₁₁B) и бинарные сплавы самария и кобальта (SmCo₅, SmCo₁₇). Важно, чтобы полимерная матрица была достаточно мягкой (модуль упругости порядка десятков кПа) для структурирования магнитных частиц вдоль линий магнитного поля.
• Теплофизические свойства: улучшение теплопроводности или теплоизоляции (например, воздух в пенопластах).
• Другие свойства: снижение горючести, абсорбции воды или пластификатора, снижение шумопроницаемости, уменьшение токсичности продуктов горения.

Классификация наполнителей обширна и включает деление по следующим признакам:

• По агрегатному состоянию: газообразные (например, воздух в пенопластах), жидкие, твердые.
• По природе: органические (древесная мука, лигнин), неорганические (тальк, мел, каолин, слюда), синтетические.
• По источнику получения: растительные, синтетические, минеральные.
• По назначению:
  • Армирующие/усиливающие: значительно повышают прочность и жесткость (например, волокна). Волокна, такие как углеродные или стеклянные, могут иметь упругопрочностные характеристики на два порядка выше свойств матрицы.
  • Упрочняющие: увеличивают твердость, износостойкость (например, дисперсные частицы оксидов металлов).
  • Нейтральные: в основном для удешевления и снижения плотности, с минимальным влиянием на свойства.
• По размерам, форме частиц и структуре:
  • Дисперсные наполнители: порошкообразные вещества с размером частиц от 2–10 до 200–300 мкм. В нанокомпозитах используются частицы размером менее 1 мкм. Их содержание может варьироваться от нескольких процентов до 70–80%. Требования к ним включают хорошую совместимость и смачиваемость полимером, отсутствие агломерации, однородность размера и низкую влажность. Введение твердых дисперсных наполнителей в термопласты повышает вязкость расплава, температуру переработки, снижает усадку, увеличивает модуль упругости, но может снижать прочность при растяжении и ударную вязкость.
  • Волокнистые наполнители: рубленое волокно (стекловолокно, углеволокно) позволяет перерабатывать материалы методами экструзии или литья под давлением. Оптимальная концентрация для достижения максимальных свойств часто приходится на 40–50%.
  • Листовые (пластинчатые): слюда, графит, глина.
  • Объемные: сферические частицы.

Полевошпатные наполнители, например, легко смачиваются полимерными связующими и равномерно распределяются. Однако при высоком содержании наполнителя (более 50% по массе) многие свойства композита могут существенно ухудшаться из-за неравномерного распределения и плохой адгезии.

Синергетическое взаимодействие блок-сополимеров и наполнителей

Истинная магия композиционных материалов на основе блок-сополимеров проявляется в синергетическом взаимодействии между полимерной матрицей и наполнителями. Это не простое сложение свойств, а сложное взаимовлияние, которое может значительно превосходить ожидания.

Как это работает?

1. Интерфейсная адгезия: Блок-сополимеры, благодаря своей микрогетерогенной структуре, могут быть «сконструированы» так, чтобы один тип блока эффективно взаимодействовал с поверхностью наполнителя, а другой — с основной массой полимерной матрицы. Это значительно улучшает прочность адгезии «частица-матрица». Например, полярные блоки могут хорошо смачивать полярные наполнители (керамика, стекло), в то время как неполярные блоки обеспечивают совместимость с основной частью полимерной матрицы. Это предотвращает расслоение и выкрашивание наполнителя при трении.
2. Модуль упругости и «правило смеси»: Согласно классическому «правилу смеси», свойства композита являются взвешенным средним свойств его компонентов. Для модуля упругости вдоль волокон (Е₁) формула имеет вид:
   E1 = Ef ⋅ Vf + Em ⋅ Vm, где E_f и E_m — модули упругости волокна и матрицы, а V_f и V_m — их объемные доли. Для модуля упругости поперек волокон (Е₂) используется формула:
   1/E2 = Vf/Ef + Vm/Em. Вклад полимерной матрицы в эти расчеты обычно не превышает 2–5% и иногда может не учитываться. Однако для блок-сополимеров это правило имеет свои ограничения. Микрофазное разделение самой матрицы вносит дополнительную сложность, формируя внутренний «наполнитель» из жестких блоков. Синергетический эффект может проявляться в том, что внешний наполнитель взаимодействует не просто с гомогенной матрицей, а с уже структурированной системой, что может приводить к значительному повышению Е₁ и Е₂ за счет улучшенного стресс-переноса.
3. Влияние на износостойкость:
   • Дисперсные наполнители (например, оксиды металлов, карбиды) в блок-сополимерной матрице могут значительно повышать сопротивление абразивному изнашиванию. Если наполнитель хорошо связан с матрицей, он предотвращает пропахивание и вырывание материала. Жесткие домены блок-сополимера могут дополнительно «закреплять» частицы наполнителя.
   • Волокнистые наполнители (углеродные, стеклянные волокна) существенно увеличивают прочность и жесткость. Оптимальная ориентация волокон, закрепленных в блок-сополимерной матрице, может создавать «армированный каркас», эффективно сопротивляющийся износу.
   • Слоистые наночастицы (такие как клиноптилолит или каолин) представляют особый интерес. Их высокая аспектность (отношение диаметра к толщине) и способность к интеркаляции (внедрению полимерных цепей между слоями) могут приводить к образованию «наноармированных» структур. В блок-сополимерах эти наночастицы могут взаимодействовать с одним типом блоков, формируя высокоупорядоченные структуры, которые значительно повышают барьерные свойства к проникновению абразивных частиц и уменьшают адгезионное изнашивание за счет эффекта «смазывания» или образования защитных пленок.
4. Управление фрикционными характеристиками: Сочетая блок-сополимеры с различными типами наполнителей, можно «настраивать» коэффициент трения. Например, включение твердых частиц может повышать трение, тогда как графит или дисульфид молибдена могут снижать его, действуя как твердые смазки. Блок-сополимерная матрица может обеспечивать оптимальное распределение этих наполнителей и их удержание в приповерхностном слое.

Таким образом, синергетическое взаимодействие блок-сополимеров и наполнителей — это не просто сумма их индивидуальных вкладов, а результат сложной архитектуры материала, где каждая компонента усиливает преимущества другой, приводя к созданию фрикционных материалов с беспрецедентными характеристиками.

Методы синтеза, модификации и компаундирования фрикционных композитов

Создание функциональных фрикционных композитов на основе блок-сополимеров — это не только выбор правильных компонентов, но и разработка адекватных технологических процессов, которые определяют конечную структуру и свойства материала.

Методы синтеза блок-сополимеров

Получение блок-сополимеров — это сложный химический процесс, требующий точного контроля. Ключевые подходы включают:

1. Последовательная сополимеризация (так называемая «живая» полимеризация): Это один из наиболее «чистых» методов получения блок-сополимеров без примеси гомополимеров. Суть метода заключается в последовательном добавлении различных мономеров к растущей полимерной цепи. При этом реакция полимеризации протекает без обрыва цепи, что позволяет точно контролировать длину каждого блока.
   • Анионная «живая» полимеризация: Широко используется для синтеза блок-сополимеров стирола, бутадиена, изопрена. Она требует высокой чистоты мономеров и растворителей.
   • Катионная «живая» полимеризация: Применяется для синтеза блок-сополимеров из виниловых эфиров, изопрена и других мономеров.
   • Радикальная «живая» полимеризация: Включает методы, такие как RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) сополимеризация и полимеризация с переносом атома (ATRP). Эти методы более толерантны к примесям и могут использоваться с широким спектром мономеров, что делает их особенно привлекательными для синтеза амфифильных блок-сополимеров (содержащих как гидрофильные, так и гидрофобные блоки).
   • Со сменой механизма: В некоторых случаях синтез блок-сополимеров может осуществляться путем переключения механизма полимеризации в процессе роста цепи.
2. Механохимическая блок-сополимеризация: Этот метод основан на механической обработке смеси гомополимеров (например, вальцевание, размол, измельчение). При интенсивном механическом воздействии макромолекулы гомополимеров распадаются на макрорадикалы. Эти макрорадикалы затем рекомбинируют, образуя блок-сополимеры. Метод позволяет получать блок-сополимеры, которые трудно синтезировать другими способами, но часто сопровождается деструкцией полимеров и неконтролируемым распределением блоков.
3. Химические реакции полимеров (реакции в системе полимер-мономер и полимер-полимер): Эти методы включают реакции прививки и сополимеризации, где уже существующие полимерные цепи модифицируются или соединяются друг с другом.

Технологии модификации и компаундирования полимерной матрицы

После синтеза блок-сополимера или параллельно с ним, полимерная матрица может быть модифицирована, а затем скомпонована с наполнителями.

1. Технологии модификации матрицы:
   • Сшивание: Образование поперечных связей между макромолекулами полимера. Сшивание повышает термостойкость, жесткость и химическую стойкость, но снижает перерабатываемость. В блок-сополимерах можно сшивать только определенные блоки, сохраняя другие гибкими.
   • Сополимеризация: Введение дополнительных мономеров в процессе синтеза или последующая модификация, для придания новых свойств.
   • Смещение полимеров: Смешивание различных полимеров или блок-сополимеров для получения новых материалов со сбалансированным комплексом свойств.
2. Технологии компаундирования (смешивания): Это критически важный этап для создания однородного композиционного материала.
   • Смешивание в расплаве: Наиболее популярная технология, используемая для повышения однородности композитного материала. Твердые или жидкие наполнители вводятся в расплавленную полимерную основу. Для этого часто используются двухшнековые экструдеры, которые обеспечивают интенсивное перемешивание и диспергирование наполнителей.
   • Комбинирование сухих или жидких добавок: Для некоторых систем возможно предварительное смешивание сухих порошков или жидких компонентов, которые затем обрабатываются (например, экструзией).
3. Специализированные методы:
   • Радикальная поляризация: Метод, основанный на химической прививке макромолекул к твердой поверхности. Это позволяет создать прочный интерфейс между наполнителем и полимерной матрицей, что особенно важно для высоконаполненных композитов.
   • Ионно-координационная поляризация: Позволяет наносить тончайший слой полимера (например, полиолефинов) на поверхность наполнителя (металлы, графит, стекло). Этот метод улучшает адгезию и диспергирование наполнителей.

Производство фрикционных композиционных материалов на основе блок-сополимеров

Производство фрикционных композитов — это многоступенчатый процесс, где каждый этап влияет на конечные свойства материала.

1. Подбор идеальной рецептуры: Это первый и, возможно, самый важный шаг. Он включает выбор основного блок-сополимера, типа и концентрации наполнителей, а также любых добавок (модификаторов, стабилизаторов, пластификаторов). На этом этапе необходимо учитывать желаемые фрикционные, механические, теплофизические и эксплуатационные свойства.
2. Подготовка наполнителей: Наполнитель измельчается до желаемого гранулометрического состава. Для высоконаполненных композитов гранулометрический состав подбирается специальными расчетами для обеспечения максимальных значений коэффициента упаковки. Это позволяет минимизировать пустоты и обеспечить равномерное распределение наполнителя, что критически важно для прочности и износостойкости.
3. Тщательное смешивание компонентов: После подготовки, все компоненты гомогенизируются с полимерной матрицей. Это может происходить в расплаве (экструдеры) или в растворе.
4. Формование готовых изделий: Из полученной композиционной смеси производятся готовые изделия.
   • Экструзия: Метод для получения профилей, листов, пленок.
   • Литье под давлением: Используется для получения сложных форм, например, тормозных колодок.
   • Формование с армирующей тканью (для тканых наполнителей): Для высоконагруженных деталей используются методы формования из препрегов (предварительно пропитанных связующим тканей) или прямого формования из неподготовленных тканых наполнителей.

Влияние технологии производства на конечные свойства:

• Диспергирование наполнителей: Равномерное распределение наполнителей в матрице блок-сополимера критически важно. Плохое диспергирование приводит к образованию агломератов, которые становятся концентраторами напряжений и снижают прочность, а также ухудшают фрикционные свойства.
• Ориентация наполнителей: Особенно для волокнистых наполнителей, ориентация волокон в процессе формования (например, при литье под давлением) сильно влияет на анизотропию механических и фрикционных свойств.
• Интерфейсная адгезия: Технологические параметры, такие как температура и время смешивания, могут влиять на образование прочной связи между блок-сополимером и наполнителем.
• Контроль гранулометрического состава: Точный подбор размеров частиц наполнителя позволяет достичь максимальной плотности упаковки, что повышает плотность композита, его прочность и износостойкость.
• Особенности формования: Конструкция деталей из ПКМ должна обеспечивать возможность снятия отформованных деталей с технологической оснастки и учитывать термические коэффициенты изменения размеров оснастки и отверждаемого материала, чтобы избежать внутренних напряжений и деформаций.

Таким образом, каждый шаг, от синтеза блок-сополимера до конечного формования, является частью сложной цепи, где оптимизация параметров на одном этапе может значительно улучшить свойства фрикционного композита, обеспечивая его надежность и долговечность в условиях эксплуатации.

Комплексная оценка свойств и стандартизация фрикционных композиционных материалов

Чтобы быть уверенным в качестве и надежности фрикционных композиционных материалов, необходимо провести всестороннюю оценку их свойств. Для этого используется целый арсенал химических, физико-химических, физических и механических методов, которые, в сочетании со стандартизированными подходами, позволяют получить объективную картину.

Методы оценки физико-механических свойств

Физико-механические свойства определяют способность материала выдерживать нагрузки без разрушения и деформации. Для полимерных волокнистых композитов наиболее актуальными и применяемыми на практике являются следующие испытания:

1. Испытания на одноосное растяжение: Это один из самых фундаментальных тестов, позволяющий определить:
   • Предел прочности при растяжении (σ_В): Максимальное напряжение, которое материал способен выдержать до разрушения.
   • Предел пропорциональности (σ_ПЦ): Напряжение, до которого деформация пропорциональна напряжению.
   • Относительное удлинение (ε): Деформация образца в процентах от исходной длины.
   • Модуль упругости (Е): Характеризует жесткость материала, его сопротивление упругой деформации.
   • Коэффициент Пуассона (ν): Отношение относительного поперечного сжатия к относительному продольному растяжению.
   • Стандарты: Отечественным стандартом является ГОСТ 32656-2014 (модифицированный ISO 527-4:1997, ISO 527-5:2009), который является межгосударственным стандартом для испытаний на растяжение полимерных композитов. Также применяется ГОСТ Р 56785, регулирующий методику проведения испытаний на растягивающие нагрузки полимерных композитных материалов, усиленных каркасом из высокопрочных волокон (углеродных, борных, ��рганических).
2. Испытания на сжатие: Определяют способность материала сопротивляться сжимающим нагрузкам. ГОСТ 33519-2015 является межгосударственным стандартом для метода испытания на сжатие полимерных композитов при нормальной, повышенной и пониженной температурах.
3. Испытания на изгиб: Позволяют оценить прочность и жесткость материала при изгибающих нагрузках.
4. Испытания на сдвиг: Определяют сопротивление материала деформации сдвига. ГОСТ 32658-2014 (модифицированный ISO 14129:1997) устанавливает методы определения механических характеристик при сдвиге в плоскости армирования методом испытания на растяжение под углом ±45°.

Методы оценки трибологических свойств

Для фрикционных материалов ключевыми являются методы оценки их трибологических свойств:

1. Определение коэффициента трения: Коэффициент трения (μ) — это отношение силы трения к нормальной нагрузке. Он измеряется на специализированных трибометрах, которые могут воспроизводить различные условия скольжения (например, «палец-диск», «блок-кольцо»).
   • Условия испытаний: Важно варьировать скорость скольжения, нагрузку и температуру, так как коэффициент трения полимеров сильно зависит от этих параметров. Например, для полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) коэффициент трения может иметь колоколообразную форму с максимумом при определенной скорости, что обусловлено его вязкоупругой природой.
2. Определение износостойкости: Износостойкость — это способность материала сопротивляться изнашиванию. Она определяется по потере массы, объема или изменению геометрических размеров образца за определенное время или количество циклов трения.
   • Схемы изнашивания: Различают абразивное, адгезионное, усталостное и коррозионно-механическое изнашивание. Методики испытаний должны максимально приближаться к реальным условиям эксплуатации. Например, для оценки абразивного изнашивания дисперсно-наполненных композитов используются тесты с закрепленным или незакрепленным абразивом. Важно анализировать морфологию поверхности износа для понимания доминирующего механизма.

Теплофизические свойства и их оценка

Фрикционные материалы подвергаются значительному нагреву в процессе работы, поэтому их теплофизические свойства критически важны.

1. Температура стеклования (T_cт): Является одной из важнейших характеристик полимерной матрицы, определяющей температурный интервал работоспособности материала. Выше T_cт полимер переходит в высокоэластическое состояние, что может приводить к значительному снижению жесткости и прочности, а также изменению фрикционного поведения.
   • Метод оценки: ГОСТ Р 57739-2017 (модифицированный ASTM D7028-07(2015)) определяет температуру стеклования (DMATg) композиционных материалов с полимерной матрицей при помощи динамического механического анализа (ДМА). ДМА позволяет измерять вязкоупругие свойства материала в зависимости от температуры, частоты и времени, выявляя температурные переходы.
2. Теплопроводность: Способность материала отводить тепло. Для фрикционных материалов высокая теплопроводность желательна для эффективного рассеивания теплоты трения и предотвращения перегрева.
3. Теплоемкость: Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы материала на один градус.
4. Коэффициент термического расширения: Изменение размеров материала при изменении температуры. Важен для предотвращения внутренних напряжений при эксплуатации.

Материал матрицы определяет также уровень рабочих температур системы, работоспособность во влажной среде, при облучениях и других воздействиях внешней среды, а также электрические и другие свойства композита.

Стандартизация испытаний и оформление результатов

Стандартизация обеспечивает воспроизводимость результатов и возможность сравнения материалов. ГОСТ Р 57921-2017 устанавливает общие требования к методам испытаний полимерных композитов, а ГОСТ 32794-2014 определяет термины и определения в этой области.

Требования к протоколам испытаний: Для каждого проведенного теста обязательно составляется протокол, который должен быть максимально полным и содержать следующую информацию:

• Наименование материала и его состав (включая тип блок-сополимера, наполнителей, их процентное содержание).
• Схема укладки (для армированных материалов).
• Наименование предприятия-изготовителя, номер партии.
• Метод изготовления образцов (экструзия, литье под давлением и т.д.).
• Количество и тип образцов, их маркировка и геометрические размеры.
• Способ кондиционирования образцов (температура, влажность, время выдержки перед испытаниями).
• Температура и влажность испытательной среды.
• Используемое оборудование и его калибровка.
• Подробное описание методики испытаний (согласно стандарту).
• Полученные результаты (сырые данные, рассчитанные параметры).
• Графики, таблицы, фотографии образцов до и после испытаний.

Тщательное ведение протоколов и их соответствие стандартам гарантируют, что результаты испытаний будут надежными и информативными, что позволит принимать обоснованные решения о пригодности материала для конкретного фрикционного узла.

Применение, экономические и экологические аспекты фрикционных композиционных материалов на основе блок-сополимеров

Фрикционные композиционные материалы на основе блок-сополимеров не просто демонстрируют высокие характеристики в лаборатории; они находят свое воплощение в реальных инженерных решениях, где их свойства становятся ключевым фактором успеха. Однако их внедрение сопряжено не только с техническими преимуществами, но и с экономическими соображениями и серьезными экологическими вызовами.

Области применения фрикционных композитов

Наполненные полимерные композиции исторически применяются в узлах трения в качестве антифрикционных и фрикционных материалов, но появление блок-сополимеров открывает новые горизонты.

1. Машиностроение:
   • Тормозные системы: Один из наиболее очевидных примеров. Фрикционные материалы используются в тормозных колодках автомобилей, поездов, самолетов и промышленного оборудования. Композиты на основе блок-сополимеров могут обеспечивать стабильный коэффициент трения в широком диапазоне температур, высокую износостойкость и низкий уровень шума, что критично для безопасности и комфорта.
   • Муфты сцепления: Здесь требуются материалы, способные передавать крутящий момент, выдерживать высокие температуры и обеспечивать плавное включение.
   • Подшипники скольжения: Несмотря на то, что это область антифрикционных материалов, специфические блок-сополимеры могут быть использованы для создания самосмазывающихся систем или как компоненты, снижающие износ сопрягаемых металлических деталей.
2. Абразивный и полировальный инструмент: Полимерные (термореактивные) материалы, наполненные твердыми абразивными наполнителями (кварц, корунд, алмаз, оксиды металлов), используются для создания шлифовального или полировального инструмента. Фенолформальдегидные смолы, благодаря их способности образовывать при нагреве неплавкое и нерастворимое состояние, что обеспечивает высокую прочность и устойчивость к агрессивным средам, наиболее пригодны для этой цели. Блок-сополимеры могут выступать в качестве связующего компонента, обеспечивая необходимую прочность и теплостойкость.
   • Требования к абразивным полимерным материалам: Отсутствие «замасливания» (образования тонкой полимерной пленки с пониженным коэффициентом трения), возможность регулировать интенсивность изнашивания материала, высокая прочность и теплостойкость связующего.
3. Другие применения:
   • Работа в экстремальных условиях: Полимеры способны работать в вакууме, в химически активных, пищевых и других агрессивных средах, где традиционные металлы могут быть непригодны.
   • Снижение веса и шума: Полимеры предлагают малый вес, бесшумную работу и демпфирующую способность, что является большим преимуществом в авиации, космосе и автомобилестроении.
   • Электро- и теплоизоляционные свойства: Некоторые полимерные композиты обладают хорошими изоляционными свойствами, что может быть полезно в определенных приложениях.

Сравнивая с традиционными фрикционными материалами (например, на основе металлической матрицы, такой как металлокерамика), полимерные композиты, включая те, что на основе блок-сополимеров, предлагают уникальный баланс свойств, хотя металлические композиты превосходят их по прочности, модулю упругости, вязкости, теплопроводности и малой чувствительности к изменениям температуры. Однако, именно гибкость в проектировании свойств через структуру блок-сополимеров и подбор наполнителей позволяет находить оптимальные решения для широкого круга задач.

Экономические аспекты и конкурентоспособность

Экономическая целесообразность внедрения фрикционных композитов на основе блок-сополимеров определяется целым комплексом факторов.

1. Затраты на производство:
   • Исходные материалы: Стоимость блок-сополимеров может быть выше, чем у обычных термопластов или термореактивных смол, из-за более сложного синтеза. Однако, использование массовых наполнителей (тальк, мел) может существенно снизить общую стоимость.
   • Технологии синтеза и компаундирования: Методы «живой» полимеризации для блок-сополимеров требуют высокой чистоты и контроля, что увеличивает затраты. Однако, современные методы компаундирования (например, в двухшнековых экструдерах) позволяют эффективно перерабатывать материалы.
   • Энергоемкость: Производство полимерных материалов зачастую менее энергоемко, чем производство металлов или керамики.
2. Эксплуатационные затраты:
   • Долговечность и износостойкость: Высокая износостойкость композитов на основе блок-сополимеров приводит к увеличению срока службы деталей, снижению частоты их замены и, как следствие, уменьшению затрат на обслуживание и ремонт.
   • Снижение веса: Легкие композиты уменьшают общую массу транспортных средств, что ведет к экономии топлива.
   • Энергоэффективность: Оптимизированные фрикционные свойства могут снизить потери энергии на трение.
3. Конкурентоспособность:
   • Традиционные материалы: Металлокерамические и углерод-углеродные композиты обладают исключительными фрикционными свойствами, особенно при высоких температурах и нагрузках, но они значительно дороже и сложнее в производстве.
   • Преимущества блок-сополимеров: Предлагают уникальное сочетание свойств, недостижимое для обычных полимеров: высокая усталостная прочность, эластичность, возможность «самосмазывания» за счет миграции мягких блоков на поверхность, а также регулируемость коэффициента трения. Это делает их конкурентотоспособными в нишах, где требуется именно такой баланс, например, в условиях, требующих бесшумной работы или в вакууме.
   • Перспективы: Поиск методов повышения износостойкости и улучшения фрикционных характеристик металлополимерных узлов трения активно ведется. Это включает разработку новых конструкций подшипниковых узлов, создание смазочных композиций для пары трения полимер-металл, разработку новых самосмазывающихся композиций на основе полимеров и методов регулирования поверхностных свойств.

В целом, несмотря на потенциально более высокую стоимость исходных блок-сополимеров, их уникальные эксплуатационные характеристики могут обеспечить значительную экономическую выгоду за счет долговечности, энергоэффективности и возможности использования в специфических, высокотехнологичных применениях, где традиционные материалы не справляются.

Экологические проблемы и перспективы переработки отходов

Применение полимерных материалов, включая фрикционные композиты, неразрывно связано с экологическими аспектами, которые обретают актуальное значение не только с позиций охраны окружающей среды, но и с экономических.

1. Проблема переработки отходов:
   • Образование отходов: Производство полимерных композиционных материалов (ПКМ) в России является приоритетным направлением, и к 2020 году объем производства достиг 120 тысяч тонн. Это влечет за собой образование десятков тысяч тонн отходов, требующих утилизации.
   • Низкий процент переработки: В настоящее время лишь около 25% всего полимерного мусора действительно перерабатывается. Складирование отходов не приносит экономической выгоды, а лишь создает нагрузку на экосистему.
   • Сложность переработки композитов: Переработка композитов сложнее, чем переработка гомогенных полимеров, из-за наличия нескольких компонентов. Разделение полимерной матрицы и наполнителя является дорогостоящим и технологически сложным процессом.
2. Пути решения проблемы:
   • Вторичная переработка: Позволяет получать дополнительные полезные продукты для различных отраслей промышленности и экономить ресурсы, учитывая высокую стоимость и энергозатратность производства исходных компонентов. Для блок-сополимеров, особенно термоэластопластов, возможность многократной переработки без значительной потери свойств является большим преимуществом.
   • Создание «зеленых» композитов: Разработка материалов, которые являются биоразлагаемыми или изготовлены из возобновляемых ресурсов. Использование природных волокон (лен, конопля, бамбук) и биоразлагаемых полимерных матриц (например, на основе полилактида) является перспективным направлением. Для фрикционных материалов это направление еще находится в стадии активных исследований.
   • Улучшение долговечности: Чем дольше служит фрикционный материал, тем реже он требует замены, что снижает объем образующихся отходов. Высокая износостойкость композитов на основе блок-сополимеров напрямую способствует этому.
   • Эффективные методы утилизации: Разработка термических методов утилизации (например, пиролиза) с получением ценных продуктов.

Экологическая ответственность становится неотъемлемой частью разработки и применения новых материалов. Будущее фрикционных композитов на основе блок-сополимеров неразрывно связано с поиском устойчивых решений, минимизацией отходов и разработкой материалов с полным жизненным циклом, дружественным к окружающей среде.

Выводы и рекомендации

Наше всестороннее исследование фрикционных композиционных материалов на основе блок-сополимеров позволило глубже понять их уникальный потенциал и сложную взаимосвязь между их структурой, свойствами и эксплуатационными характеристиками.

Основные выводы:

1. Фундаментальные аспекты: Блок-сополимеры, благодаря своей микрогетерогенной структуре, представляют собой идеальную основу для создания фрикционных материалов, сочетая в одной макромолекуле свойства несовместимых полимеров. Это позволяет тонко регулировать вязкоупругие свойства и формировать многофазные системы, которые сами по себе являются внутренними композитами.
2. Механизмы трения и износа: Структурно-морфологические особенности блок-сополимеров (фазовое разделение, морфология доменов) оказывают решающее влияние на механизмы абразивного и адгезионного изнашивания. Жесткие домены могут выступать в роли «внутренних наполнителей», повышая сопротивление абразии, тогда как мягкие блоки могут влиять на адгезионную составляющую трения. Зависимость силы трения от скорости и температуры определяется релаксационными свойствами полимерных блоков, что позволяет прогнозировать и оптимизировать поведение материала в различных условиях.
3. Роль компонентов: Синергетическое взаимодействие блок-сополимерной матрицы с различными наполнителями (дисперсными, волокнистыми, слоистыми наночастицами) является ключевым для достижения заданных фрикционных, механических и теплофизических свойств. Улучшенная интерфейсная адгезия, обеспечиваемая специфической структурой блок-сополимеров, повышает эффективность передачи нагрузок и сопротивление износу.
4. Синтез и производство: Методы синтеза блок-сополимеров, такие как «живая» полимеризация, позволяют создавать высококонтролируемые структуры. Технологии компаундирования (экструзия, литье под давлением) и модификации (сшивание, поляризация) критически важны для равномерного распределения наполнителей, оптимизации интерфейса и формирования конечных свойств фрикционных композитов.
5. Оценка и стандартизация: Комплексная оценка свойств, включающая физико-механические (растяжение, сжатие, сдвиг), трибологические (коэффициент трения, износостойкость) и теплофизические (температура стеклования ДМА), является обязательной. Актуальные ГОСТы и международные стандарты обеспечивают объективность и воспроизводимость результатов, а детальное протоколирование испытаний позволяет прослеживать все факторы, влияющие на характеристики материала.
6. Применение, экономика и экология: Фрикционные композиты на основе блок-сополимеров находят широкое применение в машиностроении (тормозные системы, муфты) и абразивном инструменте, предлагая преимущества в весе, шуме и работе в экстремальных средах. Экономическая целесообразность определяется не только стоимостью производства, но и долговечностью, энергоэффективностью и конкурентоспособностью. Однако, проблема переработки отход��в и создание «зеленых» композитов остается ключевым экологическим вызовом, требующим постоянного внимания и инновационных решений.

Рекомендации для дальнейших исследований и практического применения:

1. Глубокое моделирование микроструктуры: Разработка и применение более точных компьютерных моделей, способных предсказывать морфологию фазового разделения блок-сополимеров в присутствии различных наполнителей, а также их влияние на механические и трибологические свойства. Это позволит сократить количество экспериментальных исследований.
2. Оптимизация интерфейса: Дальнейшее исследование методов химической модификации поверхностей наполнителей и функционализации блоков сополимера для улучшения адгезии и синергетического взаимодействия. Особое внимание следует уделить наноразмерным наполнителям и их способности к самоорганизации в блок-сополимерной матрице.
3. Разработка «умных» фрикционных материалов: Создание композитов на основе блок-сополимеров с адаптивными фрикционными свойствами, которые могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации (температуры, нагрузки, скорости). Это может быть достигнуто за счет включения термочувствительных или реагентно-активных компонентов.
4. Исследование усталостной прочности при трении: Более детальное изучение механизмов усталостного изнашивания фрикционных композитов на основе блок-сополимеров, особенно в условиях циклического нагружения и при изменении температуры, для повышения их долговечности.
5. Экологически устойчивые решения: Приоритетная разработка биоразлагаемых блок-сополимеров и использование наполнителей из возобновляемых источников. Исследование эффективных методов вторичной переработки сложных композитных отходов, включая химическую деполимеризацию блоков и рециклинг наполнителей.
6. Стандартизация для блок-сополимеров: Разработка специфических стандартов испытаний, учитывающих уникальные структурные и релаксационные особенности фрикционных материалов на основе блок-сополимеров, для более точной оценки их производительности и прогнозирования срока службы.

В целом, фрикционные композиционные материалы на основе блок-сополимеров представляют собой весьма перспективное направление в материаловедении. Их дальнейшее изучение и развитие способны привести к созданию нового поколения высокоэффективных и устойчивых материалов, способных ответить на вызовы современного машиностроения и экологии. Какие же новые свойства могут появиться у этих материалов в будущем?

Список использованной литературы

1. РТМ по расчету и конструирования технологической оснастки для экструзии профильных изделий из реактопластов: ротапринт / НПО «Пластик». – М., 1983. – 383 с.
2. ЕР Раt. 0659536 В1.
3. Frank P. Apparatus for cooling plastic profiles. Technoplast Kunststofftechnik, Austria. US Pat. 5499507, 19.02.1996, US Сlаss 62/63.
4. Kunststoffe Hoechst. Spritzgiessen von Thermoplasten. Руководство по конструированию литьевых форм фирмы Hoechst. – 1971. – С. 160-162.
5. 75 основных правил изготовления из КПМ литьевых прецизионных изделий // Plaste und Kautch. – 1977. – Вd. 24. – № 2. – S. 114-122.
6. Сабсай О. Ю. Технологические свойства пластмасс / О. Ю. Сабсай, Н. М. Чалая // Пластич. массы. – 1999. – № 6. – С. 3-9.
7. Барвинский И. И. Расчет линейной усадки и коробления с использованием коэффициентов усадки. ООО «Инженерная фирма АБ Универсал». Компьютерный анализ. Анализ усадки и коробления в технологии MoldFlow / И. И. Барвинский // httр:// аbuniver.webzone.ru
8. Mеnges G. Определение температуры и времени охлаждения при экструзии с раздувом / G. Mеnges, М. Кulik, F. Rhiel // Plastverarbeiter. – 1973. – Bd. 24. – № 10. – S. 622-624; №11. – S. 685-690.
9. Крейнин Е. Б. Тепловой расчет калибрующих устройств для производства труб / Е. Б. Крейнин, В. В. Швабауэр // Пластич. массы. – 1975. – № 10. – С. 67-70.
10. Влияние комплектующего оборудования на качество экструдируемых изделий / W. Michaeli, P. Junk, J. Wortberg, etc. // Plastverarbeiter. – 1976. – Bd. 27. – № 9. – S. 490-495; №11. – S. 613-615.
11. Kamp W. Калибрование и охлаждение труб из полиолефинов / W. Kamp, Н.-D. Kurz //Kunststoffe. – 1980. Bd. – № 5 – S. 257-263
12. Швабауэр В. В. Исследование и разработка методов расчета процессов калибрования и охлаждения при высокоскоростной экструзии труб из термопластов: Дис… канд. техн. наук/ В. В. Швабауэр; МИХМ. – М., 1981.
13. Michaeli W. Extrusion Dies for Plastics and Rubber: Desing and Engineering Compulations. – Second Edition / W. Michaeli. – Hanser Gardner Publications, 1992. – 340 p.
14. Завгородний В. К. Литьевые машины для термопластов и реактопластов / В. К. Завгородний, Э. Л. Калинчев, Е. И. Марам. – М.: Машиностроение, 1968. – 374 с.
15. Молчанов Ю. М. Физические и механические свойства полиэтилена, полипропилена и полиизобутилена / Ю. М. Молчанов. – Рига: Зинатне, 1966. – С. 99-106.
16. Ноесhst Р1аstics. Ноstalit. Информационные материалы фирмы Ноесhst. – ФРГ, 1971.
17. Пивень А. Н. Теплофизические свойства полимерных материалов: Справ. / А. Н. Пивень, Н. А. Гречаная, И. И. Чернобыльский. – Киев: Вища школа, 1976. – С. 69-111.
18. Теплофизические и реологические характеристики полимеров: Справ. / Под общей ред. акад. АН УССР Ю. С. Липатова. – Киев: Наукова думка, 1977. – С. 6-73.
19. Кипнис П. А., Швабауэр В. В., Гвоздев И. В., Володин В. П. Технологические размеры калибрующего устройства для производства труб из термопластов. Пластические массы. – 1985. – № 1. – С. 48-50.
20. Новиченок Л. Н. Теплофизические свойства полимеров / Л. Н. Новиченок, 3. П. Шульман; Под ред. член-корр. АН БССР А. Г. Шашкова. – Минск: Наука и техника, 1971. – 117 с.
21. Кleindienst U. Теплопередача при калибровании и охлаждении экструдируемых пластмассовых труб / U. Кleindienst. – Plastverarbeiter. – 1977. – Вd. 28. – № 10. – S. 513-520.
22. Grunschloss E. Экспериментальное определение коэффициента теплопередачи при охлаждении трубы / Е. Grunschloss, L. Radtschenko. // Plastverarbeiter. – 1979. – Вd. 30. – №10. – S. 631-639.
23. Новые аспекты переработки ПВХ / W. Faistkorn, J. Breil, B. Gesenhues, etc. // 12 Kunststofftechnisches kolloquim des IKV in Aachen, 21-23 Marz, 1984. – Aachn, 1984. – S. 463-510.
24. Швайгер Майнхард. Машины и инструмент фирмы «Technoplast» для успешного производства профилей методом экструзии. Семинар «Технопласт – новые технологии в России», фирма Technoplast (Австрия), Москва, 31.01– 01.02, 2001.
25. Gang J. Математическая модель процесса охлаждения движущегося расплава термопласта / J. Gang, М. Charmchi, S. Chen // Ро1уn. Еng. аnd Sci. – 1992. – V. 32. – № 11. – Р. 724-731.
26. Аst W. Простой метод расчета длины зоны охлаждения при экструзии термопластов / W.Ast // Кunststoffe. – 1979. – Вd. 63. – № 4. – S. 186-193; Ind. & Prod. Eng. – 1979. – № 3. – Р. 80, 82-84, 86, 87.
27. Саrrаrа С. Численное моделирование процессов калибрования полимерных материалов при экструзии / С. Саrrаrа, L. Таglifасо, G. Мilano // Тесnopolimeri е resinе. – 1982. – № 6. – С. 25-30.
28. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.
29. Иманов А.Н. Полимерные композиционные материалы: Карагандинский государственный технический университет. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006. – 172 с.
30. Мусалимов И.Г., Иманов А.К. «Композиционные материалы на основе полипропилена» – Национальное агентство по делам печати и массовой информации РК. – 104 с.
31. Мусалимов И.Г., Иманов А.Н. «Термопластичные композиционные материалы» – Национальное агентство по делам печати и массовой информации РК. – 104 с.
32. Сафонов А.В. Проектирование цехов машиностроительного производства: Учеб. пособие / А.В. Сафонов, А.Н. Иманов, В.И. Шарый, Е.А. Сидорина; КарГТУ, 2007. – 79 с.
33. Стамбурский Е.А., Бейль А.И., Карливан В.П., Беспалов Ю.А. Износ оборудования при переработке пластмасс. – Химия, 1985. – 208 с.
34. Трение и износ полимерных композитов [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/trenie-i-iznos-polimernyh-kompozitov
35. Наполнители для полимеров: свойства и функции [Электронный ресурс]. URL: https://plastinfo.ru/information/articles/27/
36. Полимерные композиционные материалы: производство, технологии, применение [Электронный ресурс]. URL: https://xumuk.ru/polimery/polimery-kompozicionnye-materialy-proizvodstvo-tehnologii-primenenie.html
37. Наполнители для полимерных композиционных материалов [Электронный ресурс]. URL: http://www.nanobuild.ru/ru/journal/nanotechnologies-in-construction-scientific-internet-journal/2012-n3/fillers-for-polymer-composites
38. Наполнители полимерных композиционных материалов. Воронежский государственный технический университет (учебные материалы).
39. Особенности изнашивания полимерных композитов с твердым наполнителем в незакрепленном абразиве [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-iznashivaniya-polimernyh-kompozitov-s-tverdym-napolnitelem-v-nezakreplennom-abraziwe
40. Полимерные композиционные материалы. Томский политехнический университет (учебные материалы).
41. Блоксополимеры [Электронный ресурс]. URL: https://plastinfo.ru/information/terms/block_copolymers/
42. ГОСТ Р 57921-2017. Композиты полимерные. Методы испытаний. Общие требования [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200159496
43. Погосян А.К. Трение и износ наполненных полимерных материалов. М.: Наука, 1977.
44. Влияние технологии производства на конечные свойства композитных материалов [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-tehnologii-proizvodstva-na-konechnye-svoystva-kompozitnyh-materialov
45. Исследование механизма абразивного изнашивания полимерных композитов [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-mehanizma-abrazivnogo-iznashivaniya-polimernyh-kompozit
46. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин. Томский политехнический университет (учебные материалы).
47. Блок-сополимеры. Способы получения. Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (учебные материалы).
48. Классификация и номенклатура сополимеров. МИРЭА (учебные материалы).
49. Загайко С.А. Основы теории трения и изнашивания. Уфа: УГАТУ, 2011.
50. Производство полимерных композитов и влияние производственных факторов на конечные свойства композитных частиц [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proizvodstvo-polimernyh-kompozitov-i-vliyanie-proizvodstvennyh-faktorov-na-konechnye-svoystva-kompozitnyh-chastits
51. Параметры износа полимерных материалов. Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (учебные материалы).
52. Баурова Н.И., Зорин В.А. Методы оценки эксплуатационных свойств деталей из полимерных композиционных материалов: метод. пособие. М.: МАДИ, 2017.
53. Синтез амфифильных блок-сополимеров [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25381816
54. Использование химических реакций полимеров для синтеза блок- и привитых сополимеров. Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (учебные материалы).
55. Методы экспериментальных исследований физико-механических свойств полимерных композиционных материалов [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-eksperimentalnyh-issledovaniy-fiziko-mehanicheskih-svoystv-polimernyh-kompozitsionnyh-materialov
56. Рекомендации по применению композиционных составов повышенной фрикционности в тормозных колодках и дисках сцепления современных транспортных средств с целью повышения эффективности работы [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rekomendatsii-po-primeneniyu-kompozitsionnyh-sostavov-povyshennoy-friktsionnosti-v-tormoznyh-kolodkah-i-diskah-stsepleniya-sovremennyh-transportnyh-sredstv-s-tselyu-povysheniya-effektivnosti-raboty
57. Тема 1. Определения и классификация полимерных композитов. Механизм взаимодействия компонентов ПКМ. Томский политехнический университет (учебные материалы).
58. ГОСТ 32656-2014 Композиты полимерные. Методы испытаний. Испытания на растяжение [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200110309
59. ГОСТ Р 56785. Композиты полимерные. Метод испытания на растяжение плоских образцов [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200100780
60. ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200110468
61. ГОСТ 33519-2015 Композиты полимерные. Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200125026
62. Композиционные материалы в машиностроении. СибАДИ (учебные материалы).
63. Методика оценки и классификация металлополимерных материалов и покрытий. Белорусский национальный технический университет (учебные материалы).
64. Физико-химические методы оценки свойств полимеров. ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты (учебные материалы).