Регистрация / Вход
Прислать материал

Композиционные материалы нового поколения на основе наполненных квазикристаллами термопластичных полимерных матриц

Докладчик: Степашкин Андрей Александрович

Должность: н.с. НИЦКМ НИТУ "МИСиС", к.т.н.

Цель проекта:
Использование в качестве армирующих наполнителей квазикристаллов обладающих высокой прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, высокой стабильностью при воздействии радиационного облучения, для наполнения термопластичных полимеров, позволяет создать новый класс материалов для защитных покрытий работающих в условиях высоких нагрузок в интересах атомной, химической и нефтегазовой промышленности. Разработка технологии получения полимерматричных композиционных материалов наполненных ультрадисперсными квазикристаллическими частицами, обеспечивающей равномерное распределение ультрадисперсного наполнителя с заданными концентрациями. Получение на базе разработанной технологии опытно-промышленных образцов продукции с установленными эксплуатационными характеристиками

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках ПНИ планируется создание комплекса технологий обеспечивающих опытно-промышленное получение новых материалов включающий в себя лабораторную технологию получения квазикристаллических наполнителей, получение на их базе гранулированных концентратов квазикристалл- поверхностно активное вещество и получение на базе этих прекурсоров готового продукта: композиционного материала термопласт - квазикристалл, как в виде массивных образцов и изделий, так и в виде порошковых композитов для нанесения покрытий.

В рамках проекта будет проведена разработка технологии введения квазикристаллических наполнителей в матрицы на основе термопластичных полимеров обеспечивающей равномерное распределение наполнителя, обеспечивающая с высокой точностью управление составом промышленного продукта. Данная технология базируется на предварительном получении гранулированного концентрата «поверхностно активное вещество – квазикристалл» Использование такого концентрата в экструзионных технологиях позволяет на базе стандартного технологического оборудования получать наполненные квазикристаллами композиты на базе термопластичных полимеров обеспечивая их высокую гомогенность и заданную степень наполнения.
Существенной проблемой при использовании наноразмерных и ультрадисперсных наполнителей включая квазикристаллы является их склонность к агрегации, что затрудняет их равномерное распределение в готовом продукте. Подбор соответствующих поверхностно активных компонентов, составляющий существенную часть настоящей работы позволяет решить данную проблему, обеспечивая наряду с этим высокий уровень адгезионного взаимодействия между полимером и частицами квазикристаллов.
Разработка лабораторной технологии нанесения защитных покрытий в комплексе с материалом должно обеспечить его успешное продвижение на рынке.
При реализации проекта планируется в качестве полимерных матриц наряду с серийными полимерами, такими как полипропилен, полиэтилен использовать обладающие высокими эксплуатационными характеристиками суперконструкционные термопласты с высокими рабочими температурами (полисульфон, полифениленсульфид).
Для суперконструкционных полимеров целесообразным признано нанесение покрытия непосредственно по порошковой технологии, что делает необходимым разработку специальной технологии для данного класса материалов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработанные в результате работы технологические решения и полученные на их основе композиционные материалы могут быть использованы:
В трубной промышленности при производстве антикоррозийных защитных покрытий для стальных труб заводского нанесения для использования в нефтепроводах, магистральных газопроводах, продуктопроводах, трубопроводах коммунального назначения и др.
В химическом и специальном машиностроении, автомобильной промышленности в качестве защитных износостойких покрытий конструкций.
В нефтедобывающей промышленности в качестве износостойких, химически инертных покрытий элементов буровой колонны.



Текущие результаты проекта:
Разработаны основы лабораторного получения квазикристаллических порошков содержащих более 90-95% квазикристаллической фазы в системах на основе системы Al-Cu-Fe и более 70-75% в системе Al-Cu-Cr.
Разработаны основы получения концентратов на базе подвергнутых силанированию квазикристаллических фаз и термопластичных полимеров, разработана методика получения концентратов на базе таких частиц методом экструзии на стандартном оборудовании.
Выполнен комплекс исследований структуры, фазового состава, тепловых характеристик полученных квазикристаллических порошков в зависимости от условий их получения.