This paper reports a comprehensive laboratory study into the thermophysical, physical-mechanical characteristics, and tribological properties of the designed composite materials based on polytetrafluoroethylene. In the structures of machines and mechanisms, a significant role belongs to the tribological conjugations made from polymeric and polymer-composite materials. The reliability of machines, in general, depends to a large extent on the reliability of movable connections. Composite materials of nonmetallic origin have a low cost, they are resistant to most aggressive chemicals and are capable of operating under conditions without lubrication. It was established that the characteristics and properties of materials must be adapted to the working conditions of separately considered tribological conjugations. The mechanisms of thermal destruction have been established, both in the basic material and the carbon fiber based on it. It was found that carbon fiber, regardless of its content (quantity) in the polymer-composite material based on polytetrafluoroethylene, is mainly oriented perpendicular to the force application plane. It was found that with an increase in the carbon fiber content from 10 to 40 % by weight, the heat capacity decreases by 16‒39 % compared to the main material. The optimal operating modes for the designed composite materials have been substantiated on the basis of a pv factor: under a dry friction mode – up to 4 MPa∙m/s; at friction with lubrication – up to 36.4 MPa∙m/s. The dependence has been established of the friction coefficient on the operating modes of a composite material based on polytetrafluoroethylene containing 20 % by weight of carbon fiber when lubricated with oil and water. The results reported here make it possible to synthesize the physical-mechanical characteristics and tribological properties of composite materials in accordance with the required modes of tribological conjugation.

Проведены комплексные лабораторные исследования теплофизических, физико-механических характеристик и трибологических свойств разработанных композитных материалов на основе политетрафторэтилена. В конструкциях машин и механизмов значительное место занимают трибосопряжения из полимерных и полимерно-композитных материалов. Именно от надежности подвижных соединений, в значительной степени, зависит надежность машин в целом. Композитные материалы неметаллического происхождения имеют невысокую стоимость, устойчивость к большинству агрессивных химических веществ, способность работать в условиях без смазки. Установлено, что характеристики и свойства материалов необходимо адаптировать к условиям работы отдельно взятых трибосопряжений. Установлены механизмы термодеструкции, как основного материала, так и углепластика на его основе. Выявлено, что углеродное волокно, независимо от его содержания (количества), в полимерно-композитных материалах на основе политетрафторэтилена, преимущественно ориентируются перпендикулярно к плоскости приложения усилия. Установлено, что с ростом содержания углеродного волокна от 10 до 40 масс. % теплоемкость снижается на 16–39 % по сравнению с основным материалом. Обоснованы оптимальные режимы эксплуатации разработанных композитных материалов по фактору pv: в режиме сухого трения – до 4 МПа·м/с; при трении со смазкой – до 36,4 МПа·м/с. Установлена зависимость коэффициента трения от режимов эксплуатации композитного материала на основе политетрафторэтилена, содержащего 20 масс. % углеродного волокна при смазке маслом и водой. Полученные результаты дают возможность синтезировать физико-механические характеристики и трибологических свойства композитных материалов в соответствии с необходимыми режимами работы трибосопряжений

Проведені комплексні лабораторні дослідження теплофізичних, фізико-механічних характеристик і трибологічних властивостей розроблених композитних матеріалів на основі політетрафторетилену. В конструкціях машин і механізмів значне місце займають трибоспряження з полімерних та полімерно-композитних матеріалів. Саме від надійності рухомих з'єднань в значній мірі залежить надійність машин в цілому. Композитні матеріали неметалевого походження мають невисоку вартість, стійкість до більшості агресивних хімічних речовин, здатність працювати в умовах без змащування. Встановлено, що характеристики та властивості матеріалів необхідно адаптувати до умов роботи окремо взятих трибоспряжень. Встановлено механізми термодеструкції, як основного матеріалу, так і вуглепластика на його основі. Виявлено, що вуглецеве волокно, незалежно від його вмісту (кількості), в полімерно-композитному матеріалі на основі політетрафторетилену, переважно орієнтуються перпендикулярно до площини прикладання зусилля. Встановлено, що з ростом вмісту вуглецевого волокна від 10 до 40 мас. % теплоємність знижується на 16–39 % у порівнянні з основним матеріалом. Обґрунтовано оптимальні режими експлуатації розроблених композитних матеріалів за фактором pv: у режимі сухого тертя – до 4 МПа·м/с; при терті зі змащенням – до 36,4 МПа·м/с. Встановлено залежність коефіцієнту тертя від режимів експлуатації композитного матеріалу на основі політетрафторетилену, що містить 20 мас. % вуглецевого волокна при змащенні оливою і водою. Отримані результати дають можливість синтезувати фізико-механічні характеристики та трибологічні властивості композитних матеріалів відповідно до необхідних режимів роботи трибоспряження