Повышение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена ионной имплантацией AlBx+, N+ и облучением электронным пучком

• Автор: Тиннакорн Пувадин
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие сведения о сверхвысокомолекулярном полиэтилене (СВМПЭ)

1.2 Повышение механических свойств полимеров путем введения наполнителей

1.3 Механическая активация СВМПЭ

1.4 Обработка полимеров ионной имплантацией

1.5 Обработка полимеров с помощью облучения электронным пучком

1.6 Формулировка задач исследований

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Составы и методы изготовления напокомпозитов на основе СВМПЭ

2.2 Механическая активация СВМПЭ с помощью планетарной шаровой мельницы
2.3 Облучение СВМПЭ ионными пучками А1ВХ+ и Ы+
2.4 Облучение СВМПЭ импульсным электронным пучком
2.5 Методы экспериментальных исследований
2.5.1 Микроструктурный анализ
2.5.2 Измерение механических свойств
2.5.3 Химический структурный анализ
2.5.4 Оценка триботехнических свойств
3. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ, ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ИОНАМИ А1ВХ+
3.1 СВМПЭ, подвергнутый с ионной имплантации А1ВХ+

3.2 Механически активированный СВМПЭ с последующей ионной имплантацией А1ВХ+
3.3 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с ионной имплантацией А1ВХ+
3.3.1 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с углеродными нановолокнами, подвергнутый ионной имплантации А1ВХ+
3.3.2 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с наночастицами меди, диоксида кремния и оксида алюминия подвергнутый ионной имплантации А1ВХ+
Выводы
4. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ, ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ИОНАМИ И+
4.1 СВМПЭ с имплантацией ионами Г4+
4.2 Нанокомпозиты СВМПЭ, имплантированные ионами ТГ+
4.2.1 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с нановолокнами углерода, имплантированный ионами И+
4.2.2 Нанокомпозиты на основе СВМПЭ с наночастицами меди, диоксида кремния и окисида алюминия, имплантированные ионами Ъ1+
Выводы
5. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ, ОБЛУЧЕННЫХ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ
5.1 СВМПЭ с облучением импульсным электронным пучком
5.2 Механически активированный СВМПЭ с последующим облучением электронным пучком
5.3 Микро- и нанокомпозиты на основе СВМПЭ, облученные электронным пучком

5.3.1 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с углеродными нановолокнами, облученный электронным пучком
5.3.2 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с нанопорошком меди, облученный электронным пучком
5.3.3 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с частицами диоксида кремния, облученный электронным пучком
5.3.4 Нанокомпозит на основе СВМПЭ с нановолокнами оксида алюминия, облученный электронным пучком
5.3.5 Микрокомпозит на основе СВМПЭ с микропорошком оксигидроксида алюминия, облученный электронным пучком
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Единицей дозы излучения является Грэй (Гр). Она определяется как доза, необходимая 1 килограмму материала, для поглощения 1 джоуля (Дж) энергии.
1 Гр = 1 Дж / 1 кг= 100 Рад
Мощность дозы излучения (Ок) электронного ускорителя может быть записана в единицах тока электронного пучка (Г) и зоны поля облучения (К)

где К - это величина сопротивления электронов, зависящая от энергии электронов и плотности материала, подвергаемого облучению [78].
Ток может изменяться от крайне низких до высоких значений, что обеспечивает возможность перестройки условий облучения в широких пределах.
В литературе описаны результаты исследований, посвященных повышению свойств СВМПЭ и других полимеров посредством применения процессов облучения [85-89]. Все эффекты облучения, воздействующие на СВМПЭ, сложно предсказать. Несмотря на простую полимерную структуру, все протекающие в структуре изменения являются достаточно сложными. В наиболее общем виде эффекты воздействия электронного пучка на полимеры рассмотрены А. Боумиком в работе [90]. Поскольку для разрушения химических связей требуется приложение энергии в несколько эВ, можно ожидать, что излучение падающего электронного пучка, составляющее, как правило, несколько миллионов эВ, неминуемо приведет к разрушению связей полимерной цепи. Обычно в полимерах происходит либо разрушение, либо образование новых поперечных межмолекулярных связей (сшивка). Однако в большинстве случаев, имеет место и первое или второе. Известно, что образование поперечных межмолекулярных связей в полиэтилене улучшает его сопротивление истиранию, что широко используется в ряде промышленных приложений [91]. В 1982 году, используя схему испытаний “шар-по-диску» Р. Роуз с коллегами [92] обнаружили, что сопротивление износу полиэтилена высокой плотности повысилось благодаря образованию