Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения композиционных материалов нового поколения с повышенной термостойкостью и повышенной стойкостью к коротковолновому, в том числе рентгеновскому излучению на основе наполненной углеродными нанотрубками, углеродными волокнами и наноструктурированным карбидом кремния полиимидной матрицы

Докладчик: Егоров Антон Сергеевич

Должность: Заведующий лабораторией

Цель проекта:
1.1 Создание композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода с повышенными не менее чем в 2 раза стойкостью к рентгеновскому излучению, не менее чем в 1,3 раза термостойкостью, не менее чем в 2 раза теплопроводностью, по сравнению с аналогами на основе эпоксидной смолы. 1.2 Разработка лабораторного технологического регламента получения композиционного материала на основе наноструктурированного углерода с повышенными не менее чем в 2 раза стойкостью к рентгеновскому излучению, не менее чем в 1,3 раза термостойкостью, не менее чем в 2 раза теплопроводностью, по сравнению с аналогами на основе эпоксидной смолы. 1.3 Создание лабораторной установки для получения композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода с повышенными не менее чем в 2 раза стойкостью к рентгеновскому излучению, не менее чем в 1,3 раза термостойкостью, не менее чем в 2 раза теплопроводностью, по сравнению с аналогами на основе эпоксидной смолы.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
2.1 Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
б) выбор и обоснование направления исследований;
в) результаты теоретических исследований;
г) результаты анализа данных экспериментальных исследований;
д) предложения и рекомендации по реализации результатов, проведённых ПНИ в реальном секторе экономики;
е) технико-экономическую оценку результатов ПНИ;
ж) обобщение и выводы по результатам ПНИ.
2.2 Экспериментальные образцы:
- мономеров (диангидридов кислот и диаминов) для синтеза полиимидных матриц;
- полиимидных матриц,
- наноструктурированного карбида кремния с модифицированной поверхностью.
2.3 Экспериментальные образцы композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода:
- углеродных нанотрубок и полиимида;
- углеродного волокнам и полиимида;
- наноструктурированного карбида кремния и полиимида,
2.4 Экспериментальные образцы композиционных материалов на основе наноструктурированного карбида кремния с модифицированной поверхностью и полиимида.
2.5 Рекомендации по выбору оптимального варианта состава композиционного материала «полиимид-наноструктурированный углерод».
2.6 Рекомендации по выбору оптимального варианта состава композиционного материала «полиимид-наноструктурированный карбид кремния с модифицированной поверхностью».
2.7 Лабораторный технологический регламент получения композиционного материала на основе наноструктурированного углерода.
2.8 Лабораторный технологический регламент получения композиционного материала, на основе наноструктурированного карбида кремния с модифицированной поверхностью.
2.9 Проект ТУ на композиционный материал на основе наноструктурированного углерода.
2.10 Лабораторная установка для получения композиционных материалов.
2.11 Эскизная конструкторская и технологическая документация на лабораторную установку для получения композиционных материалов.
2.12 Лабораторный образец композиционного материала на основе наноструктурированного углерода, полученный на лабораторной установке.
2.13 Лабораторный образец композиционного материала на основе наноструктурированного карбида кремния с модифицированной поверхностью, полученный на лабораторной установке.
2.14 Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
2.15 Проект технического задания на проведение ОТР по теме «Разработка промышленной технологии производства композиционных материалов нового поколения с повышенной термостойкостью и повышенной стойкостью к коротковолновому, в том числе рентгеновскому излучению на основе наноструктурированного углерода в полиимидной матрице».

2.16 Разрабатываемая лабораторная установка должна состоять из следующих элементов:
2.16.1 Узел подготовки исходных материалов, состоящий из:
а) емкости;
б) перемешивающего устройства.
2.16.2 Узел проведения реакций, состоящий из:
а) реакционной емкости;
б) модуля нагрева;
в) датчика температуры;
г) перемешивающего устройства;
д) теплообменника (модуль охлаждения);
е) дозатора;
ж) датчика давления.
2.16.3 Узел отгонки растворителей, состоящий из:
а) емкости с подогревом;
б) перемешивающего устройства;
д) конденсатора паров;
е) датчика температуры;
ж) коллектора фракций;
з) вакуумного насоса;
и) датчика давления.
2.16.4 Узел фильтрации, состоящий из:
а) фильтра;
б) емкости для фильтрата;
в) вакуумного насоса.
2.16.5 Узел сушки, состоящий из:
а) емкости для осушения;
б) модуля нагрева;
в) вакуумного насоса.
2.17 Требования к функционированию лабораторной установки:
2.17.1 Узел изготовления образцов должен позволять работать под давлением не менее 100 бар.
2.17.2 Устройство для нагрева должно позволять нагревать реакционные смеси не менее чем до 400°С
2.18 Разрабатываемая лабораторная установка должна соответствовать следующим параметрам:
2.18.1 цикл получения композиционных материалов – периодический;
2.18.2 производительность - не менее 150 г композиционного материала за цикл.
2.19 Требования по стандартизации, унификации, совместимости и взаимозаменяемости
2.19.1 Используемая технологическая схема должна быть достаточно гибкой, чтобы свойства сырья могли меняться в широких пределах при сохранении стабильного качества конечного продукта.
2.19.2 Создаваемая установка должна быть модульной.
2.19.3 Основные элементы установки должны быть взаимозаменяемыми.
2.19.4 Приборы КИП должны быть взаимозаменяемыми.
2.19.5 Требования по обеспечению безопасности для жизни и здоровья людей и охраны окружающей среды
2.19.6 Лабораторная установка должна быть смонтирована в помещении с приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей содержание вредных веществ ниже ПДК рабочей зоны.
2.19.7 В части обеспечения электро-, пожаро- и взрывобезопасности помещение с лабораторной установкой должно соответствовать нормативным документам для помещений в которых производятся работы с легковоспламеняющимися жидкостями.
2.20 Требования к объектам экспериментальных исследований
2.20.1 Не менее 3-х экспериментальных образцов композиционного материала на основе наноструктурированного углерода и лабораторный образец композиционного материала на основе наноструктурированного углерода должны обладать следующими свойствами:
-стойкость к рентгеновскому излучению, Гр не менее 1000
- стойкость к климатическому воздействию, ч не менее 10000
- термостойкость (устойчивость на воздухе без деструкции), °С:
для композитов на основе эластомеров (полиимидов) не менее 400;
- теплопроводность W/m*K, не менее 4.
2.20.2 Перечень определяемых показателей качества и требования к ним для промежуточных продуктов (экспериментальных образцов диангидридов кислот, диаминов, полиимидных матриц) будут уточнены в ходе выполнения ПНИ.
2.20.3 Перечень дополнительно определяемых показателей качества и требования к ним для экспериментальных и лабораторного образца композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода будут уточнены в ходе выполнения ПНИ.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
3.1 Разрабатываемая технология получения композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода с повышенной термостойкостью и повышенной стойкостью к коротковолновому, в том числе рентгеновскому излучению, должна предназначаться для создания новых ресурсосберегающих, малоэнергоемких, малоотходных производств.
3.2 Разрабатываемые композиционные материалы на основе наноструктурированного углерода должны предназначаться для применения в аэрокосмической промышленности в связи с их выдающейся термостойкостью и повышенной стойкостью к коротковолновому, в том числе рентгеновскому излучению.

Текущие результаты проекта:
4.1 Написан аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
4.2 Произведён выбор и обоснование направления исследований.
4.3 Проведены патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
4.4 Произведён выбор марки углеродного волокна, марки наноструктурированного карбида кремния и марок углеродных нанотрубок отечественного производства.
4.5 Произведён выбор строения и структуры полиимидных матриц.
4.6 Разработан метод получения диангидридов кислот для синтеза полиимидных матриц.
4.7 Разработана методика получения диангидридов кислот для синтеза полиимидных матриц.
4.8 Разработан метод получения диаминов для синтеза полиимидных матриц.
4.9 Разработана методика получения диаминов для синтеза полиимидных матриц.
4.10 Проведены маркетинговые исследования рынка исходных нанонаполнителей и веществ, необходимых для получения диангидридов кислот и диаминов, применяемых для синтеза полиимидной матрицы.
4.11 Разработана методика исследования исходных нанонаполнителей.
4.12 Проведены исследования углеродного волокна, наноструктурированного карбида кремния и углеродных нанотрубок различных марок отечественного производства, согласно разработанной методике исследования.
4.13 Осуществлено материально-техническое и ресурсное обеспечение работ, произведённых на 1 этапе выполнения соглашения.