Академическая наука3034-40423034-404210.24412/3034-4042-2026-1-102-107OtherХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА В ИНТЕРЕСАХ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТОВCHARACTERISTICS OF THE COMPOSITION AND STRUCTURE OF FIBROUS MATERIALS FROM ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE IN THE INTERESTS OF OBTAINING COMPOSITESДаловскийКирилл ДмитриевичDalovskiyKirill Dmitrievichdalovskiykirill@gmail.comKazan National Research UniversityKazanRussiaФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский, технологический университет»КазаньРоссия0704202611021073101202607042026

Актуальность исследования состава и структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) обусловлена необходимостью получения прочных и легких композитов для самолето-, автомобиле-, судо-, машиностроения. Проблема состоит в невозможности достижения прочного соединения волокнистых материалов из СВМПЭ с полимерными пропитками для создания композитов, следствие отсутствия химического взаимодействия между компонентами. Цель исследования – анализ и систематизация особенностей состава и структуры СВМПЭ затрудняющих получение композитов и поиск путей активации СВМПЭ. Установлено, что состав СВМПЭ характеризуется отсутствием функциональных групп и активных центров, а наличие только повторяющихся связей (-СН2-) не способствует формированию устойчивого химического взаимодействия с пропитками. Структура в виде плоского зигзага ввиду отсутствия боковых ответвлений позволяет макромолекулам СВМПЭ плотно укладываться между собой с взаимодействием посредством водородных и Ван-дер-Ваальсовых связей. Процедура получения волокнистых материалов из порошков СВМПЭ при многократном вытягивании-охлаждении волокна приводит к упаковке макромолекул в упорядоченные кристаллиты, что обеспечивает высокую прочность волокнистым материалам СВМПЭ. Выявлено, что химическая модификация поверхности волокон из СВМПЭ, кроме высокой ресурсоемкости и низкой экологичности процессов, приводит к нарушению уникальной структуры материала и потере прочности. Приведены перспективы использования микроволновых, ультразвуковых плазменных и др. методов поверхностной активации для получения композитов на основе СВМПЭ. Научная новизна заключается в выявлении особенностей структуры и состава волокнистых материалов из СВМПЭ, ограничивающих их взаимодействие с полимерными пропитками и представлении способов активации СВМПЭ для создания композитов.

The relevance of studying the composition and structure of ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) stems from the need to produce strong and lightweight composites for aircraft, automobiles, marine, and mechanical engineering. The challenge lies in the impossibility of achieving a strong bond between UHMWPE fibrous materials and polymer impregnations to create composites, due to the lack of chemical interaction between the components. The purpose of this study is to analyze and systematize the compositional and structural features of UHMWPE that hinder composite production and to identify ways to activate UHMWPE. № 1 ( - ) 2026. 103 Itwasestablished that UHMWPE lacks functional groups and active sites, and the presence of only repeating bonds (-CH2-) does notfacilitate the formation of stable chemical interactions with impregnations. The flat zigzag structure, due to the absence of side branches, allows UHMWPE macromolecules to tightly pack together, interacting through hydrogen and vanderWaals bonds. The process of producing fibrous materials from UHMWPE powders through repeated fiber drawing and cooling results in the packing of macromolecules into ordered crystallites, which provides high strength to UHMWPE fibrous materials. Ithasbeen found that chemical modification of the surface of UHMWPE fibers, in addition to being resource-intensive and unsustainable, disrupts the unique structure of the material and reduces strength. Potential applications of microwave, ultrasonic, plasma, and other surface activation methods for producing UHMWPE-based composites are discussed. The scientific novelty lies in identifying structural and compositional features of UHMWPE fibrous materials that limit their interaction with polymer impregnations and in presenting methods for activating UHMWPE for composite creation.

сверхвысокомолекулярный полиэтиленструктурапропиткакомпозитволокноактивациякристаллитпрочностьultra-high molecular weight polyethylenestructureimpregnationcompositefiberactivationcrystallitestrengthСергеева Е.А., Хубатхузин А.А., Даловский К.Д. Износостойкий материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена // Современные наукоемкие технологии. – 2025. – № 5. – С. 74-79.Кочнев A.M., Заикин А.Е., Галибеев С.С., Архиреев В.П. Физикохимия полимеров. – Казань: Изд-во «Фэн», 2003. – 512 с.Николаев А.Ф. Межмолекулярные взаимодействия в полимерах. – Л.: Изд-во ЛТИ., 1986. – 53 с.Николаев А.Ф., Крыжановский В.К., Бурлов В.В. и др. Технология полимерных материалов. – СПб.: Профессия, 2008. – 544 с.Геллер Б.Э., Геллер А.А., Чиртулов В.Г. Практическое руководство по физикохимии волокнообразующих полимеров. – М.: Химия, 1996. – 432 с.Сергеева Е.А. Регулирование свойств синтетических волокон, нитей, тканей и композиционных материалов на их основе с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы: дис.... д-р. техн. наук. – Казань, 2010. – 432 с.Тимошина Ю.А. Научно-технологические основы создания функциональных синтетических текстильных материалов с защитными свойствами с применением плазмы высокочастотного разряда пониженного давления: дис.... д-р. техн. наук. – Казань, 2022. – С. 518.Сергеева Е.А., Тихонова Н.В., Даловский К.Д., Гимадеев А.Р. Быстровозводимые модульные конструкции на основе высокопрочных легких композитов // Перспективы науки. – 2024. – № 6(177). – С. 138-140.Liu J., Li Ch., Yang Y., Wang W., Guo F., Jing K., Wang L. Ultra-high molecular weight polyethylene: From synthesis to applications // Journal of Organometallic Chemistry. 2025. – Vol. 1042. – Р. 123870.Mohammed A.J., Mohammed A.S., Mohammed A.S. Prediction of Tribological Properties of UHMWPE/SiCPolymer Composites Using Machine Learning Techniques // Polymers. – 2023. – № 15 (20). – P. 4057.Васильев А.П., Данилова С.Н., Охлопкова А.А., Дьяконов А.А., Оконешникова А.В., Макаров И.С. Износостойкость композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с комбинированным наполнением // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2023. – Т. 89. – № 8. – С. 76–82.Abdul Samad M. Recent Advances in UHMWPE/UHMWPE Nanocomposite/UHMWPE Hybrid Nanocomposite Polymer Coatings for Tribological Applications: A Comprehensive Review // Polymers. – 2021. – № 13 (4). – P. 608.Sergeeva E.A., Khubatkhuzin A.A., Dalovsky K.D. Wear-resistant material based on ultra-high molecular weight polyethylene // Modern science-intensive technologies. - 2025. - No. 5. - P. 74-79.Kochnev A.M., Zaikin A.E., Galibeev S.S., Arkhireev V.P. Physicochemistry of polymers. - Kazan: Feng Publishing House, 2003. - 512 p.Nikolaev A.F. Intermolecular interactions in polymers. - Leningrad: LTIPublishing House, 1986. - 53 p.Nikolaev A.F., Kryzhanovsky V.K., Burlov V.V. et al. Technology of polymeric materials. – St. Petersburg: Profession, 2008. – 544 p. Академическая наука № 1 (январь-март) 2026 г. 107Geller B.E., Geller A.A., Chirtulov V.G. Practical Guide to the Physicochemistry of Fiber-Forming Polymers. – Moscow: Chemistry, 1996. – 432 p.Sergeeva E.A. Regulation of Properties of Synthetic Fibers, Threads, Fabrics, and Composite Materials Based on Them Using Nonequilibrium Low-Temperature Plasma: Diss.... Doctor of Engineering Sciences. – Kazan, 2010. – 432 p.Timoshina Yu.A. Scientific and Technological Foundations of Creating Functional Synthetic Textile Materials with Protective Properties Using Low-Pressure High-Frequency Discharge Plasma: Diss.... Doctor of Engineering Sciences. – Kazan, 2022. – P. 518.Sergeeva E.A., Tikhonova N.V., Dalovskiy K.D., Gimadeev A.R. Rapidly erected modular structures based on high-strength lightweight composites // Perspectives of Science. – 2024. – No. 6(177). – P. 138-140.Liu J., Li Ch., Yang Y., Wang W., Guo F., Jing K., Wang L. Ultra-high molecular weight polyethylene: From synthesis to applications // Journal of Organometallic Chemistry. 2025. – Vol. 1042. – P. 123870.Mohammed A.J., Mohammed A.S., Mohammed A.S. Prediction of Tribological Properties of UHMWPE/ SiCPolymer Composites Using Machine Learning Techniques // Polymers. – 2023. – No. 15 (20). – P. 4057.Vasiliev A.P., Danilova S.N., Okhlopkova A.A., Dyakonov A.A., Okoneshnikova A.V., Makarov I.S. Wear Resistance of Composite Materials Based on Ultra-High Molecular Weight Polyethylene with Combined Filling // Factory Laboratory. Diagnostics of Materials. – 2023. – Vol. 89. – No. 8. – P. 76–82.Abdul Samad M. Recent Advances in UHMWPE/UHMWPE Nanocomposite/UHMWPE Hybrid Nanocomposite Polymer Coatings for Tribological Applications: A Comprehensive Review // Polymers. – 2021. – No. 13 (4). – P. 608.