Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы создания полимерных композитов

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
22.59 Mб
Скачать

нодифенилциклогексана и изучение возможности их использования в ка­ честве отвердителей эпоксидов. Черкассы, 1989. 235 с. Деп.' в НИИТЭХИМ, № 19292.

79. Магруков Ф.А., Мустафин В.Р., Абдурашидов Т.Р. Покрытие на основе продуктов взаимодействия 2,4-толуилендиизоцианата с фурфуроловым спиртом// Лакокрасоч. материалы и их применение. 1982. С. 5354.

80.Кольский Г Волны напряжений в твердых телах. М.: Изд-во иностр. лит.,

1955.

81.РейнхартД„ ПирсонД. Взрывнаяобработка металлов. М.: Мир, 1966.

82.Шаль Р. Физика быстропротекающих процессов. М.: Мир, 1971.

83.Златин Н.А., Мочалов С.М., Пугачев Г.С. и др. Временные закономер­

ности процесса разрушения металлов// ФТТ. 1974. № 6. С. 17521755. 84. Степанов В.А., Шнейзман В.В., Жога Л.В. Температурно-временная зави­

симость прочности твердых тел в хрупком состоянии// Физика металлов

и металловедение. 1971.Т. 42, № 5. С. 10681074.

85.Лапицкий В.А., Шацкая Т.Е., Расулова М.Р. и др. Вопросы обеспечения

новыми материалами разработок и производства изделий: Тез. докл. Пенза, 1986. С. 135147.

86. Goryci М.А. Mixing embedding media in plastic bags // Stain Tech. 1978. Vol. 53. P.81-96.

87. Патент 3390037 США, НКИ 156-148. Process for preparing preimpregnated strands of fibers and use of resulting products in making reinforced composites. Опубл. 1968.

88. Пирожная Л.Н. Изучение методом ИК-спектроскопии взаимодействия фенилглицидилового эфира и эпоксидных смол с третичными аминами// Высокомолекуляр. соединения. 1970. Т. 12, № 11. С. 2446.

89.Коваленко Л.Г. Дис__канд. техн. наук. Днепропетровск, 1983.

90.Патент 331095 США, НКИ 2606. Стабильные при 20 °С отверждаемые

смолы, содержащие заключенные в капсулу растворимые в воде аминовыеотвердители.

91.Заявка 255729 ФРГ, МКИ CoG59/50. Способ увеличения жизнеспособ­ ностидвухкомпонентного клея.

92.Патент 4269751 США, Двухкомпонентная легкосмешивающаяся пла­ стичная композиция, содержащая эпоксидную смолу в качестве отвердителя.

93.Ениколопов Н.С. Состояние и тенденцииразвития исследований в области

полимерных композиционных материалов // Материалы XII Менделеев, съезда пообщ. и прикп. химии. М., 1981.Т. 2. С. 171 - 173.

94. Потапов А.М., Беляев Ю.П., Трузно М.С. Выбор оптимальных режимов переработки быстроотверждающихся препрегов // Высокопрочные по­ лимерные композиционные материалы конструкционного назначения: Тез. докл. Л.: 1984. С. 16-21.

95.Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г Курс химической кинетики. М.: Высш. шк.,

1974.

96.РобертсД.Ж., Касерио М., Основы органической химии. М.: Мир, 1978.

97.Бартенев Г.М., Шут Н.И., Дущенко В.П. и др. Релаксационные переходы

вэпоксидных полимерах// Высокомолекуляр. соединения. 1986. Т. 7, № 3.

С.627633.

98. Курноскин А.В. Дис. канд. хим. наук. М., 1990.

451

99.КардашевД.А. Синтетическиеклеи. М.: Химия, 1967.

100.А.с. 1647011 СССР, МКИ Со8 506, 3 1 2 2 . Способ получения эпоксиуг­

лепластика.

101.Петрякова *Г.Н. Дис.... канд. хим. наук. М., 1993.

102.Пакен А.М., Эпоксидные соединения. Л.: Госхимиздат, 1962. 964с.

103.Благонравов А.А., Непомнящий А.И. Лаковые эпоксидные смолы. М.: Химия, 1970. 248с.

104.Batzer Н., Lohze F., Schmid R.E. Influss Struktureller Merkmale auf die Physikulishen Eigenschaften Vemetzten Epoxide-harse // Die Angelwandte

Makromol. Chem. 1973. Bd. 29/30, N402. S. 349-411.

105.Химические реакции полимеров/ Под. ред. Е. Фетгеса. М.: Мир, 1967.

Т.2. 536 с.

106.Камон Т. Отвердители эпоксидных смол // Кобунси како. 1977. Т. 26. С. 120-133.

107.Воюцкий С.С. Физико-химические основы пропитывания и импрегнированияволокнистых материаловдисперсиями полимеров. Л.: Химия, 1969.

108.Сокольникова И.Н., Гурман И.М.. Акутин М.С. Кинетика отверждения

эпоксисоединенийдиаминами// Пласт, массы. 1967. № 9. С. 3233.

109. Абахо X., Лопес А.Х. Поперечное сшивание эпоксидных смол // Rev. Plasicos. 1974. Voi. 25, N 221. Р. 721 - 731.

110. Хата М. Прогресс в технологии отверждения эпоксидных смол// Коге. 1976. Т. 24, №2. С. 27-33.

111.Арутюнян Х.А., Давтян С.П., Розенберг Б.А., Ениколопян Н.С. Кинетика

имеханизм взаимодействия фенилглицидилового эфира с анилином // Высокомолекуляр. соединения. 1975. Т. А17, № 8. С. 1647— 1650.

112.Зубов П.И., Сухарева Л.А. Структура и свойства полимерных покрытий.

М.: Химия, 1982. 256 с.

113.Стеныиинская Е.А., Беляев Ю.П., Тризно М.С. Эпоксидные композиции

сдлительной жизнеспособностью: (Обзор). Л.: 1981. 44 с. Деп. в НИИТЭХИМ, 20.01.1981, №62. Х-Д81.

114.Камон Т. Достижения в области производства и применения отвердите-

лейдля эпоксидных смол// Сикидзай кесай си. 1974.Т. 47, № 1. С. 2- 11.

115.Пат. 3505428 США. Устойчивые композиции, содержащие сшивающий агент в капсулах// РЖХим. 1971. № 4. Реф. С 760П.

116.Котелкина Л.М., Казанский Ю.Н., Венкова Е.С., Тростянская Е.Б. Кап­ сулированный л<-фенилендиамин - отвердитель эпоксидных смол II

Пласт, массы, 1975. № 12. С. 54.

117. Серебряная Е.М., Кудишина В.А., Хорошилова И.П., Пригородов В.Н.

Эпоксидные связующие с применением микрокапсулированных отвердителей аминного типа // Современное состояние и перспектива развития НИР в производстве эпоксидных смол и материалов на их основе. До­ нецк: НПО "Пластик", 1975. С. 43 - 56.

118.Пат. 505169 Швейцария. Отверждаемые смеси из эпоксидных смол и замещенных мочевин// РЖХим. 1971. № 23. Реф. 408П с.

119.Пат. 504492 Швейцария. Термореактивные композиции на основе эпок­ сидных смол и замещенных мочевин// РЖХим. 1971. № 21. Реф. 582с.

120.Николаев А.Ф., Каркозов В.Г Влияние ацетилацетонатов металлов на отверждение эпоксидных олигомеров дициандиамидом // Пласт, массы. 1976. №9. С. 2325.

452

121. Наркозов В.Г., Воробьев ОЛ., Верхоглядова Т.Ю. и др. Клеи на основе эпоксидных олигомеров, отверждаемых ДЦДА при умеренном нагрева­ нии II Химия - технология, свойства и применение пластмасс. Л., 1977.

С.65-71.

122.Пат. 3547880 США. One-pot epoxy compositions containing ketimine curing agents/ R.J. Gardner, A.H. Keough// Chem. Abstr. 1971. Vol. 74, N 14. P. 65695.

123.Сорокин М.Ф., Шодэ Л.Г., Алексашин A.B., Финякин Л.Н. Исследование кинетики отверждения эпоксидных олигомеров кетиминами //.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1980. Т. 23, № 7. С. 900904.

124.Пат. 3294749 США. Латентные отвердители для эпоксидных смол // РЖХим. 1968. № 16. Реф. 422П.

125.Пат. 3528933 США. Скрытые отвердители для эпоксидных смол // РЖХим. 1968. № 13. Реф. 558П.

126.Заявка 52-40221 Япония. Препрег на основе эпоксидной смолы/А. Такахиса, X. Асаи, X. Тада// РЖХим. 1979. № 17. Реф. Т-188П.

127. Заявка 53-110698 Япония. Композиция на основе эпоксидных смол /

С.Хидзяма, Д. Кано/ РЖХим. 1979. № 16. Реф. Т114П.

128.Wicks Z W. Jr. New developments in the field of blocked isocyanates // Progress

Inorg. Coating. 1981. N 1. P. 3 -28.

129. Маслюк А.Ф., Гриценко В.К. Модификация и отверждение композици­ онных материалов блокированными макро-(поли)-изоцианатами // Ком­ позит полимер, материалы. 1981. Вып. 9. С. 46 - 52.

130.Заявка 3004903 ФРГ Композиции для изготовления формованных изде­ лий и покрытий// РЖХим. 1982. № 14. Реф.Т139П.

131.Розенберг Б.А., Иржак В.И. О связи между структурой и физико-меха­ ническими свойствами эпоксидных полимеров // Структура и свойства эпоксидных полимерных материалов. Рига, 1979. С. 1219.

132.Фишер М„ Батцер Г Пространственное строение и физические свойства

сетчатых эпоксидных смол // Macromoleculare. 1980. Vol. 181, № 6.

Р.1251 - 1287.

133.Симбо М. Влияние условий отверждения и структуры эпоксидных смол

на их физико-механические свойства// Нихон кагаку Кайси. 1974. № 10.

С.20062015.

134.Циклоалифатические эпоксидные смолы / Сост. А.Е.Батог, Э.С.Белая. Обзор, информ. М. НИИТЭХИМ. 1978. 43 с.

135.Иржак В.И., Розенберг Б.А., Ениколопов Н.С. Сетчатые полимеры. М.: Наука, 1979.

136.Редькина Н.К., Джавадян Э.А., Розенберг Б.А. II Высокомолекуляр. со­

единения, 1979. Т. 6. № 11.

137. Шацкая Т.Е., Черняк М.Г., Канович М3, и др. К вопросу о пропитываемости армирующих материалов при производстве стеклопластиков // Стеклянное волокно и стеклопластики. М., 1977. № 1. С. 35-47.

138. Шацкая Т.Е., Натрусов В.И., Вакуленко Е.И., Черняк М.Г Конструк­ ционный стеклопластик на основе нетканого нитепрошивного материала

IIТам же. М., 1982. Вып. 3. С. 67 - 68.

139.Шацкая Т.Е., Натрусов В.И., Лапицкий В.А., Розенберг Б.А. Метод РНК

при формовании композитов // II Всесоюз. конф. по КМ и их применению в народном хозяйстве. Ташкент, 1983.

453

140.А.с. 175585 СССР, МКИ Co8L 63/00. Стеклопластик; А.с. 258130 СССР,

МКИ Co8L63/00Стеклопластик.

141.Натрусов В.И., Шацкая Т.Е.. Лапицкий В.А., Смирнов Ю.Н. Технология формования градиентных армирующих материалов // Механика компо­ зит. материалов. 1987. № 2. С. 5769.

142.Смирнов Ю.Н., Шацкая Т.Е., Магомедов Г.И., Маликова Т.П. Анализ структуры ПМ в стеклопластиках на основе препрегов РНК// Высокомо-

лекуляр. соединения. А. 1990. Т. 7, № 5. С. 8097.

143. Смирнов Ю.Н., Розенберг Б.А., Шацкая Т.Е. и др. О роли химических и физических связей в формировании комплекса свойств эпоксифенольных композитов// Пласт, массы. 1984. № 4. С. 5470.

144. Натрусов В.И., Шацкая Т.Е., Смирнов Ю.Н., Розенбкрг Б.А. О влиянии химических и физических связей на свойства армированных полимеров при различных температурах // Междунар. конф., Карловы Вары, 1983.

145.А.с. 1099510СССР, МКИ Co8L63/00. Стеклопластик.

146.А.с. 120357 СССР МКИ Со8Ь62У00. Стеклопластик.

147.А.с. 132863 СССР МКИ Co8L62^00. Стеклопластик.

148.Шацкая Т.Е., Натрусов В.И.. Лапицкий В.А. Смирнов Ю.Н. Формование изделий из КМ// Пласт, массы. 1985. № 11. С. 2034.

149.Лапицкий В.А., Шацкая Т.Е., Расулова М.Р., Говор С.Я. Новые слоистые пластики (СП) на основе эпоксиуретановых препрегов с неограниченной

жизнеспособностью// Конф. "Высокоэффективные СП для народного хо­ зяйства". Л., 1987. С. 128144.

150. Курноскин А.В.. Лапицкий В.А., Шацкая Т.Е. и др. Эпоксихелатные стек­ лопластики - новый конструкционный материал для машиностроения II

Научно-технический семинар "Новые КПМ". Харьков, 1988. С. 79-88. 151 .Шацкая Т.Е., Натрусов В.И., Лапицкмй В.А., Смирнов Ю.Н. Влияние

структуры стекловолокнистого армирующего материала на свойства композитов, полученных безотходными способами// Научно-технический семинар. Минск, 1989. С. 6680.

152. А.с. 1526077 СССР. Способ получения стеклопластика на основе полисульфона.

153. Шацкая Т.Е., Смирнов Ю.Н., Натрусов В.И., Лапицкий В.А. Оценка

жизнеспособности связующих в препрегах // Пласт, массы. 1986. № 7.

С.23-36.

154.А.с. по заявке № 4526258/33. Состав для поверхностной обработки стек­ ловолокна. Положительное решение на выдачу а.с. от 12.03.91.

155.А.с. 1732673СССР, МКИ Co8L6^03. Препрег.

156.А.с. 1279174СССР, МКИ Co8L63/03. Стеклопластик.

РАЗДЕЛ VII

УС Л О В И Я С О ЗД А Н И Я В Ы С О К О Н А Г Р У Ж Е Н Н Ы Х

ТР И Б О С И С Т Е М И П А Р Т Р Е Н И Я И З К О М П О З И Т О В

Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные и долговечные машины, оборудование и приборы могут быть созданы только при удачном решении теоретических и приклад­ ных задач трения, износа и смазки, т.е. задач трибологии и триботех­ ники.

Проблема снижения изнашиваемости особенно остро ощущается в металлополимерных сопряжениях. Это обусловлено температурой, физико-механическими и физико-химическими процессами в сопря­ жениях, которые еще до конца не выяснены. При решении этих во­ просов значительное место занимает разработка мероприятий по по­ вышению износостойкости тяжелонагруженных узлов трения. Огра­ ниченный объем знаний о влиянии этих процессов снижает диапазон использования полимерных материалов в узлах трения и является од­ ной из главных причин медленного развития научно обоснованных принципов создания различных композиционных полимерных мате­ риалов - полимеров, силикатов, металлов и т.д. Среди конструкци­ онных композитных материалов важное место принадлежит стекло­ пластикам.

Одной из центральных задач триботехники является выяснение особенностей поведения поверхностных слоев металлополимерного трибоконтакта. Для исследования процессов, происходящих в объеме и в пограничном слое, необходимо разработать как методы диагно­ стики, так и теоретические модели, специфическое назначение кото­ рых состоит, с одной стороны, в учете изменений в пограничном слое, а с другой - в осуществлении простых инженерных расчетов. В данной книге разработка такой модели и составляет одну из решае­ мых задач.

Проблема управления фрикционно-контактным взаимодейст­ вием металлополимерных соединений остается нерешенной. Такое положение объясняется отставанием теории и экспериментальных методов исследования, а также возникновением множества новых задач, обусловленных специфическими свойствами этих материалов. Специфика полимерных материалов связана с их чувствительностью к различным факторам трения с внешней средой, а также с тем, что их работа в узлах трения сопровождается процессами трибоэлектризации, диффузии [1 - 5] и деструкции с образованием химически ак­ тивных продуктов, которые могут взаимодействовать с металличе-

455

ской поверхностью [6].

Большие возможности композиционных полимерных материа­ лов с высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения могут быть реализованы благодаря использованию эффекта пленкообразования - способности полимера образовывать на поверхности трения пленку переноса. Широкое применение полимерных материа­ лов выдвинуло на передний план определение роли фрикционного переноса в механизме трения и изнашивания, поэтому ведущие спе­ циалисты в области трения как в России, так и за рубежом к основ­ ным требованиям, предъявляемым к антифрикционным материалам, относят их способность образовывать на поверхности трения пленку переноса, обладающую смазочными свойствами [6, 7, 18]. Это согла­ суется с одним из непременных условий осуществления внешнего трения - положительным градиентом механических свойств [12].

В процессе исследований предстояло установить теоретические и экспериментальные закономерности влияния температуры на трибо­ механические процессы, протекающие на фрикционном металлопо­ лимерном контакте, и разработать на этой основе способы повыше­ ния износостойкости узлов трения, а также методы управления их фрикционными свойствами.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

-разработать метод прогнозирования износостойкости компо­ зиционных материалов;

-установить закономерности изменения трибологических харак­ теристик в металлополимерном сопряжении;

-определить зависимость износа от упруго-прочностных и гео­ метрических параметров составляющих компонентов композицион­ ных материалов;

-исследовать влияние частоты и амплитуды внешнего динами­ ческого нагружения на трибологические характеристики узла трения;

-разработать рекомендации по созданию новых высокоэффек­ тивных композиционных материалов антифрикционного назначения

иметоды управления их фрикционными свойствами.

ГЛАВА 1. Анализ износа пар трения полимер - металл

изадачи данной работы

1.1.Современные представления о природе трения и механизме изна­ шивания твердых тел

Современная наука накопила огромное количество важной ин­

формации о природе трения и механизме изнашивания полимерных материалов, предложив модели для описания фрикционного взаимо­ действия и развив основные направления фрикционного материало­

456

ведения и триботехники. Результаты научных исследований широко используются на практике и во многом определили успехи создания новой техники, достижения космонавтики, автомобилестроения, тя­ желого машиностроения, приборостроения и многих других отраслей народного хозяйства. И все же проблема выяснения природы трения полимерных материалов еще далека от своего окончательного реше­ ния. Центральный вопрос триботехники металлополимерных сопря­ жений - изучение влияния температурных факторов на трибомеха­ нические, трибоэлектрические и трибохимические процессы, проис­ ходящие на фрикционном контакте.

В процессе трения под действием возникающих температур про­ исходят существенные изменения свойств материалов поверхностных слоев. Вследствие неравномерного нагрева поверхностных и объем­ ных слоев материала изменяются его механические свойства. Данное обстоятельство открыло новую страницу в науке о трении, посвя­ щенную влиянию температурного градиента на трение и износ [3, 10], и поставило перед трибологами множество новых задач, обусловлен­ ных спецификой свойств полимерных материалов. Во-первых, это большой перепад значений их физико-механических характеристик от температурных факторов - температуры и температурного гради­ ента. Во-вторых, налицо значительные деформации и динамические воздействия, которые в совокупности с температурным градиентом приводят к само- и взаимодиффузионным процессам в поверхност­ ных слоях. В-третьих, химические и трибохимические, а также элек­ трические процессы, протекающие на фрикционном контакте метал­ лополимерных систем, в значительной мере зависят от тепловых па­ раметров и определяют фрикционные свойства полимеров и характер их износа.

До сих пор не исследованы процессы, происходящие на фрикци­ онном контакте с точки зрения их функциональной зависимости от температуры и температурного градиента с учетом эволюции свойств материала в поверхностном слое. В связи с этим представляется целе­ сообразным провести критический анализ современных представле­ ний о природе трения и механизме изнашивания, осмыслить их в ка­ тегориях механики, физики и химии и обосновать конкретные целе­ направленные исследования закономерностей влияния температуры на трибологические характеристики металлополимерных сопряже­ ний.

В современном представлении фрикционное взаимодействие - это сложный многофункциональный процесс взаимодействия тонких поверхностных слоев на локальных макроплощадках контакта, со­ провождающийся изменением структуры поверхности и ее механиче­ ских свойств, а также возникновением физико-химических, электри­ ческих и других явлений под действием температуры, нагрузки, по­ верхностно-активных веществ и многих других факторов. Необхо­ димы дифференцированный и комплексный подходы в изучении воз­

457

никающих явлений [3, 4, 11]. В настоящее время ведущими специали­ стами проведен анализ современных аспектов фрикционного взаимо­ действия полимерных и металлополимерных материалов и установ­ лено наличие как деформирования поверхностных слоев неровно­ стями контртела, так и адгезионного взаимодействия трущихся тел [12, 13].

Согласно представлениям о двойственной молекулярно-механи­ ческой природе трения, сопротивление относительному перемеще­ нию контактирующих тел складывается из двух видов каналов дис­ сипации энергии. Первый канал определяет деформационную, т.е. механическую, составляющую силы трения, и связан с формоизмене­ нием поверхностных слоев, участвующих в трении. Формоизменение обусловлено упругим деформированием, пластическим оттеснением материала и износом [8, 14 - 19]. Второй канал диссипации энергии связан с преодолением молекулярного воздействия в точках касания двух твердых тел. При этом обязательным условием внешнего трения считается соблюдение правила положительного градиента механиче­ ских свойств, согласно которому сдвиговое сопротивление должно быть тем больше, чем глубже от поверхности контакта лежат дефор­ мированные слои.

История исследования трущихся тел убедительно свидетельст­ вует об ограниченности одностороннего взгляда на природу трения. Хорошо известно, что механические модели постоянно усложнялись и достигли определенного совершенства. В настоящее время перво­ степенное значение имеет решение задач, связанных с нелинейными законами деформирования фрикционного контакта, механической анизотропии, структурной неоднородности материала и т.д.

Что касается адгезионной теории, то сила трения между двумя несмазывающимися поверхностями - это, в первую очередь, сила, необходимая для разрушения возникающих адгезионных связей на фактических площадях контакта [20 - 22]. Дерягин считает, что внешнее трение - явление молекулярное, вытекающее из дискретной атомно-молекулярной структуры материи. Исходя из этого, возник­ новение износа при молекулярном механизме он объясняет тем, что силы молекулярного притяжения, появляющиеся между разнород­ ными молекулами трущихся тел, могут в некоторых случаях превы­ шать силы сцепления, действующие между однородными молекулами одного из контактирующих тел. Такой подход позволяет объяснить явление образования "мостиков сварки" и глубинного износа мате­ риалов трибосопряжения [21].

До сих пор дискуссионным остается вопрос о природе молеку­ лярных сил, приводящих к адгезии - сильному сцеплению, и его ано­ мальному проявлению - схватыванию и заеданию трущихся поверх­ ностей в одних случаях - и образованию переноса в других.

Силы адгезии разделяют на два класса:

1. Близкодействующие силы химической адгезии, появляю-

458

щиеся при непосредственном контакте атомов [23].

2.Дальнодействующие силы физической адгезии, возникающие за счет флуктуации электромагнитного поля и действующие на расстояниях, много больших межатомных, но малых в

микроскопическом смысле.

В связи с этим представляется весьма перспективным примене­ ние теории флуктуационного электромагнитного поля для описания и расчета молекулярных сил [24]. В частности, для полимерных и ме­ таллополимерных трибоконтакторов адгезия достаточно достоверно может быть оценена по их спектральным характеристикам - показа­ телям преломления п и поглощения х в широком диапазоне частот. В работе [25] показано, что создание на рабочих поверхностях фрикци- онно-контактирующих полимерных композитов тонких слоев с менее "богатым" спектром флуктуационного электромагнитного поля должно приводить к снижению адгезионного взаимодействия мате­ риалов и улучшению фрикционных характеристик узла трения. Од­ нако такой подход сегодня в значительной степени сдерживается тем, что существующие методики определения величин п и х связаны, как правило, либо с применением сложного математического аппарата [26], либо с трудоемкими экспериментами [27,28].

При контактировании тел различной природы следует учиты­ вать также возникающую трибо-э.д.с. Электростатическая теория адгезии, получившая существенное развитие за последние годы, ос­ нована на учете двойного электрического слоя, возникающего при молекулярном взаимодействии твердых тел. Многочисленные иссле­ дования показали, что электростатические силы превышают ван-дер- ваальсовы не только по величине, но и радиусу действия [21]. Из их расчета следует, что при контакте полупроводника с металлом или двух полупроводников плотности заряда достигают 104 - 105 абсо­ лютных единиц, что обеспечивает прочность адгезионного соедине­ ния порядка 102 - 103 кгс/см.

В другой работе экспериментально показано, что значение плот­ ности зарядов в случае контактирования двух полированных поверх­ ностей оптических стекол составляет 2 • 106 Кп/м2. Сильную электри­ зацию наблюдали исследователи при трении полимерных покрытий с хлопком-сырцом [29], при трении пары фторопласт - шелк [30] и при трении различных диэлектрических материалов [31,32].

Анализ работ по адгезионной теории трения позволяет отме­ тить, что она не учитывает природу процесса разрушения адгезион­ ных связей. По этой теории невозможно отличить сдвиговое сопро­ тивление на поверхности раздела от сдвигового сопротивления в по­ лимере. Кроме того, в работе [33] показано, что при низких скоростях скольжения, когда теплообразованием можно пренебречь, адгезион­ ная составляющая трения демонстрирует очень слабую корреляцию с вязко-упругими свойствами полимера, поведение которых носит ярко выраженный реакционный характер [34], в то время как деформаци­

459

онная составляющая соответствует вязко-упругим свойствам поли­ мера. В перечисленных выше теориях адгезии недостаточно учиты­ ваются современные достижения в области поверхностных явлений. Очевидно, это - одна из основных причин часто наблюдаемого боль­ шого расхождения расчетных и экспериментальных данных.

Современная теория трения и изнашивания насыщена большим количеством гипотез и концепций. Наибольшей универсальностью, широкими возможностями для моделирования и обобщения отлича­ ется энергетический подход к описанию фрикционных явлений, так как подавляющая часть затрачиваемой при трении и изнашивании механической работы превращается в тепловую энергию. Высокие плотности теплового воздействия могут способствовать переходу ма­ териалов в контактных микрообъемах из твердого в жидкое, газооб­ разное и даже в плазменное состояние. Аккумуляция энергии, как по­ казано в работах [35, 36], приводит к появлению остаточных напря­ жений, блокированию дислокаций и образованию свободных частиц износа. Более того, температура является главным "соучастником" большинства структурных превращений на поверхности трения, ак­ тивизирует образование микротрещин и триботехнические реакции формирования "третьего тела" В работе [37] обращается внимание на влияние надмолекулярных структурных полимеров на трение и из­ нос. Установлено, что при трении полимера по металлу реализуются механохимические эффекты, обеспечивающие образование тонкого промежуточного слоя из низкомолекулярных соединений. Окисляясь, эти соединения образуют поверхностно-активные вещества, которые осуществляют адсорбционное понижение прочности и формируют на контакте градиент сдвиговой прочности полимеров.

Авторы работ [38, 39] (для полимеров) и [40] (для металлов) рас­ сматривают трение как процесс образования и разрушения вторич­ ных структур, возникающих на трущихся поверхностях тел. Счита­ ется, что ведущим процессом в условиях "нормального" трения являет­ ся окисление и образование вторичных структур, а деформационным процессам придается второстепенное значение. Основой формирова­ ния вторичных структур на поверхностях трибосопряжений являются механические процессы, а внутренним механизмом - структурно­ термическая активация поверхностных слоев и их немедленное пас­ сирование.

Исследовался поверхностный слой полимера, работающий в ус­ ловиях фрикционного нагружения и состоящий из низкомолекуляр­ ных веществ, которые образуются в результате механического раз­ рушения макромолекул. Природа этого слоя определяет износостой­ кость металлического контртела, оказывая на него диспергирующее и пластифицирующее действие.

Роль поверхностного диспергирования в результате многократ­ ного пластического деформирования, приводящего к усталостному разрушению, показана в работе [41]. В свою очередь, пластическое

460