Документ рассматривает исследование морфологии композиционного алмазосодержащего материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, содержащего различные концентрации порошков природных алмазов. Основное внимание уделяется методам спектроскопии и микроскопии для анализа физико-механических свойств композита, подтверждая, что удержание алмазных частиц осуществляется механическим охватом. Установлено, что оптимальные характеристики материала достигаются при 30 мас.% алмазного наполнителя.

2. Цель: Исследование морфологии композиционного алмазосодержащего материала (КАМ) на основе сверхвысокомолекулярногополиэтилена (СВМПЭ), обеспечивающей получение набора оптимальных физико-механических и эксплуатационных свойств

3. КАМ, содержащие в качестве наполнителя 20, 30, 40 мас.% порошков природных алмазов (ППА) зернистостей 63/50 и 125/100 мкм Объект исследования Технологическая схема получения КАМ

4. Методы и методики исследования: ИК-спектроскопия ( Paragon 1000 Perkin Elmer ) Параметры съемки: метод пленок, интервал волновых чисел - 4000-500 см -1 (2,5-20 мкм) число сканов 16, разрешение 4 см -1 Параметры съемки: метод реплик с низкотемпературного скола режим вторичных электронов Электронная сканирующая микроскопия (XL -50 Phillips ) Расчет среднего размера сферолитных образований полимерного связующего: методика линейного анализа, применяемой при оценке размеров зерен металла в количественной металлографии Расчет степени кристалличности полимерного связующего: полоса 1894 см -1 (комбинационный тон полос кристалличности при 731 и 1176 см -1 ) полоса 1303 см -1 - колебания СН2-групп в аморфной фазе

5. ИК-спектроскопические исследования КАМ на основе СВМПЭ Рисунок 2. ИК-спектры поглощения пленок СВМПЭ и КАМ на его основе с различным содержанием ППА (125/100 мкм): 1-СВМПЭ; 2- СВМПЭ+20 мас.% ППА; 3-СВМПЭ+30 мас.% ППА; 4-СВМПЭ+40 мас.% ППА. Рисунок 1. ИК-спектры пропускания пленок СВМПЭ и КАМ на его основе состава 30 мас.% ППА (125/100 мкм) Таблица 1. Отнесение волновых чисел ИК-спектров КАМ на основе СВМПЭ Волновое число, см -1 Отнесение СВМПЭ СВМПЭ+20 мас.% ППА 63/50мкм СВМПЭ+30 мас.% ППА 63/50мкм СВМПЭ+40 мас.% ППА 63/50мкм СВМПЭ+20 мас.% ППА 125/100 мкм СВМПЭ+30 мас.% ППА 125/100 мкм СВМПЭ+40 мас.% ППА 125/100 мкм 146 3 δ s СН 2 1463 146 8 146 8 146 8 14 62 146 4 146 2 13 68 СН 2 веерные 1367 1368 1367 1368 1367 1367 1367 730 ρ (СН 2 ) n 730 730 730 730 730 730 730

6. Таблица 2. Зависимость степени кристалличности полимерного связующего КАМ (по данным ИК-спектроскопии) от массового содержания ППА Степень кристалличности СВМПЭ равна 23 % Содержание ППА, мас.% Степень кристалличности 63/50 мкм 125/100 мкм 20 60 25 30 64 28 40 64 27

7. Таблица 3. Средние размеры сферолитных образований полимерного связующего СВПМЭ+30 мас.% ППА (63/50 мкм) СВМПЭ+ 30 мас.% ППА (125/100 мкм) Микрофотографии СВМПЭ и КАМ на его основе, содержащие ППА СВМПЭ Образец Средние размеры сферолитных образований, мкм СВМПЭ 300 Зернистость ППА, мкм 63/50 125/100 СВМПЭ+20 мас. % ППА 150 150 СВМПЭ+30 мас. % ППА 90 80 СВМПЭ+40 мас. % ППА 50 60

8. Структурные модели КАМ на основе СВМПЭ

9. Выводы: Впервые установлено, что в ходе технологического процесса получения КАМ на основе СВМПЭ и ППА полимер приобретает термодинамически устойчивую структуру, отличающуюся однородной аморфно-кристаллической морфологией, что позволяет получить алмазосодержащий композит с оптимальным уровнем физико-механических и эксплуатационных характеристик. Впервые установлено, что удержание алмазных частиц в композите на основе СВМПЭ обеспечивается механическим охватом абразивного зерна полимерным связующим. Установлено, что основными факторами формирования структуры при прочих равных технологических условиях являются параметры наполнителя, а именно его дисперсность и содержание: так, оптимальный уровень физико-механических и эксплуатационных характеристик композита достигается при использовании 30 мас.% порошков природных алмазов обеих зернистостей.

10. Спасибо за внимание!