Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка нанокаталитической технологии получения функциональных полимер-наноуглеродных композиционных материалов из биоспиртов

Номер контракта: 14.607.21.0046

Руководитель: Захаров Владимир Александрович

Должность: главный научный сотрудник

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
биоспирты, биоэтилен, композиционные полимерные материалы, катализаторы дегидратации биоэтанола, титан-магниевые катализаторы полимеризации этилена, многослойные углеродные нанотрубки

Цель проекта:
Разработка методов переработки возобновляемого сырья (биоспиртов) в высокотехнологичную продукцию с использованием наноструктурированных каталитических систем, обеспечивающих получение высокоценных полимер-наноуглеродных композиционных материалов на базе ПЭ, СВМПЭ и многослойных углеродных нанотрубок; моделирование и макетирование основных технических решений по разрабатываемым продуктам и технологиям; проведение экспериментальных работ и исследовательских испытаний; расширение сырьевой базы производства полимер-наноуглеродных композиционных материалов.

Основные планируемые результаты проекта:
Результатами ПНИ будут высокоценные продукты функционального назначения – полимерные нанокомпозиты и методы их получения, разработанные на основе единой сырьевой базы (биоспиртов) и имеющие показатели, превышающие мировой уровень, в том числе:
1. Высокостойкий полимер-наноуглеродный композит с антиударными, антистатическими и радиопоглощающими свойствами; применение - авиация, медицина, машиностроение, спортивные объекты, экстремальные условия.
2. Электроизолирующий полимер-наноуглеродный композитный материал для кабельной промышленности с повышенной электрической прочностью.
Основные характеристики планируемых результатов
1. Высокостойкий полимер-наноуглеродный композит с повышенными антиударными, антистатическими и радиопоглощающими свойствами. По сравнению с аналогом, будет обладать:
-значительно меньшим омическим сопротивлением (105-1010 Ом•см, вместо 1016 Ом•см), что придает ему антистатические свойства;
- повышенной более чем в 3 раза устойчивостью к солнечной радиации;
- диэлектрической проницаемостью >60, что позволит использовать для создания экранов, поглощающих излучение в СВЧ диапазоне;
- высокой демпфирующей способностью, обеспечивающей коэффициент поглощения механических вибраций не менее 0,75.
2. Электроизолирующий композитный материал для кабельной промышленности. По сравнению с аналогами, содержит в 10 раз меньше углерода, но при этом будет иметь:
- аналогичное омическое сопротивление, на уровне 1013-1014 Ом•см;
- электрическую прочность к пробою от 20 до 25 кВ/мм;
- улучшенную механическую прочность >8 МПа.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Принципиальной новизной настоящего проекта является то, что впервые будут созданы наноструктурированные композиты, технология которых формируется на единой сырьевой базе возобновляемых ресурсов – биоспиртах. Сочетание новых, оригинальных подходов к приготовлению наноструктурированных композитов и нанокаталитических систем с совершенствованием известных технологий приведет к созданию целевых продуктов с новыми потребительскими свойствами.
Научно-технический уровень ожидаемых научно-технических результатов ПНИ выше мирового, реализация проекта обеспечит получение продуктов и технологий, которые по основным сопоставимым показателям будут превосходить существующие аналоги:

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области перспективного применения результатов ПНИ ЭР:
Высокопрочный полимер-наноуглеродный композит:
• Амортизаторы, демпфирующие развязки в авиастроении, подшипники и другие элементы скольжения.
• Антиабразивные, защитные и антифрикционные покрытия, химически стойкие к агрессивным средам протекторы.
• Уплотнительные прокладки соединений трубопроводов.
• Поглотительные экраны СВЧ излучения и солнечной радиации.
• Травмобезопасные перчатки в медицине и спорте, биосовместимые медицинские эндопротезы.
Электроизолирующий полимер-наноуглеродный композит для электротехнической промышленности:
• Изолирующие высокоомные оболочки кабелей.
• Электропроводящие экраны кабелей.
• Высокая чистота и гладкость поверхности увеличивают электрическую прочность (напряжение «пробоя») и срок службы изоляции

Текущие результаты проекта:
1. На основе малоотходной технологии ЦТА разработаны НКС-Б для получения этилена; наработаны и испытаны экспериментальные образцы НКС-Б в виде цилиндров и трехлистников с оптимальными кислотными свойствами и текстурными характеристиками. Наработаны и испытаны экспериментальные образцы НКС-М для синтеза углеродных нанотрубок , обеспечивающие получение МУНТ с регулируемым средним диаметром в диапазоне 5-30 нм.
2. Созданы лабораторные стенды: ЛСБЭ – для получения биоэтилена из этанола; ЛСМУНТ – для синтеза многослойных углеродных нанотрубок из БЭ; ЛСП – для синтеза образцов полимерных материалов ПЭ и СВМПЭ, концентратов МУНТ/ПЭ и МУНТ/СВМПЭ. Стенды предназначены для наработки продуктов и исследования их свойств, отработки технологических режимов.
3. Наработаны экспериментальные образцы БЭ из этанола, МУНТ, ПЭ и СВМПЭ из БЭ, концентратов МУНТ/ПЭ и МУНТ/СВМПЭ; проведены испытания свойств продуктов.
4. Разработаны 2 рецептуры пероксидносшиваемого изолирующего ПНКМ на основе концентрата МУНТ (2,5%)/ПЭ, обеспечивающего ингибирование электрохимического старения кабелей. Разработаны 3 рецептуры высокостойких ПНКМ на основе МУНТ/ СВМПЭ: с высоким электрическим сопротивлением; с высокими демпфирующими свойствами; с высокой стойкостью к УФ-излучению.
5. За счет ВБС – введена в эксплуатацию опытно-промышленная технологическая установка получения наноструктурированных композиционных материалов на основе углеродных нанотрубок в полимерной матрице . Установка используется для отработки режимов и наработки опытных образцов высокопрочных полимер-наноуглеродных композитов.