Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание высокотехнологического процесса производства рукавов для авиации

Общие сведения
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Название доклада
Создание высокотехнологического процесса производства рукавов для авиации
Название программы
Постановление Правительства РФ №218
Исполнитель проекта
ООО "Завод "РТИ-Каучук", ФГБОУ ВО «Московский технологический университет» (МИРЭА)
Название проекта
Разработка рецептур и технологии получения эластомерных нанокомпозиционных материалов для создания высокотехнологичного процесса изготовления рукавов для авиационной промышленности
Номер контракта
02.G25.31.0207
Докладчик (участник)
Участник
Емельянов Сергей Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основная цель проекта:
Создание технологического процесса производства эластомерных нанокомпозиционных материалов (ЭНМ) (резиновых смесей и их вулканизатов) с улучшенными свойствами ; технологии производства рукавов для авиационной промышленности с оплеткой с использованием разработанных ЭНМ; технологической линии получения ЭНМ; технологической линии производства рукавов для авиационной промышленности с оплеткой с использованием разработанных ЭНМ.
Решаемые задачи:
1. Изыскание и оценка перспективности применения новых сырьевых материалов - каучуков, вулканизующих агентов, технологических добавок и других компонентов резиновых смесей, разрабатываемых специально для резиновой промышленности или для применения в других областях полимерной технологии.
2. Разработка научных основ рецептуростроения, изыскание новых перспективных каучуков и ингредиентов отечественного и зарубежного производства для создания эластомерных нанокомпозиционных материалов с улучшенными свойствами для получения внутреннего и наружного обкладочного слоев рукавов для авиационной промышленности.
Актуальность и новизна исследования
В объектах военной и специальной техники (авиации, ракетно-космической, судостроении и др.) применяются рукава различного назначения, выполняющие очень важные функции. По мере развития отечественного оборонного комплекса к качеству и эксплуатационной устойчивости рукавных изделий и, следовательно, к свойствам материалов для их изготовления предъявляются повышенные требования.
Кроме того, в настоящее время в резиновой промышленности осуществляется техническое перевооружение предприятий на основе новой техники с целью повышения эффективности производства, производительности труда и улучшения качества продукции.
Для разработки эластомерных материалов, обеспечивающих производство рукавов по современной технологии, обладающих улучшенным комплексом упруго-прочностных свойств, более широким температурным диапазоном эксплуатации, повышенными агрессивостойкостью, долговечностью и отвечающих современным условиям эксплуатации необходимо изыскание способов расширения диапазона их физико-механических показателей и проведение комплекса физических, физико-механических и методических исследований, направленных на разработку состава новых материалов и технологий их получения и переработки.
Создание рецептурно-технологической базы для обеспечения производства рукавов специального назначения с заданными свойствами для предприятий оборонно-промышленного комплекса является важнейшей народнохозяйственной задачей.
Описание исследования

Основные направления исследования:

1. Повышение маслобензостойкости эластомерных нанокомпозиционных материалов путем создания композиций на основе смеси бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) марок БНКС-18АМН и БНКС-28 АМН, взятых в соотношении 1:1 (в качестве базовой была использована рецептура на основе серийной рецептуры шифра 129-1А)  является увеличение количества более полярного каучука в ее составе.

2. Возможность регулирования маслостойкости ЭНМ для рукавов путем изменения вулканизующей системы на наиболее эффективные и часто применяемые в рецептурах ЭНМ из БНК.

3. Применение полифункциональных олигоэфиракрилатов в ЭНМ на основе бутадиеннитрильных каучуков (типа 7 В-1, НО-68 и т.п.) с целью повышения физико-механических показателей, маслостойкости, сопротивления истиранию, стойкости к термическому старению и т.д.

4. Разработка эффективной вулканизующей системы для ЭНМ на основе бутадиен-нитрильных каучуков с использованием новых полифосфатных ускорителей вулканизации.

5. Проведение исследований, на основании патентного поиска и анализа научной литературы, принимая во внимание мировую практику производства высококачественных авиационных рукавов, эластомерных композиций на основе гидрированных бутадиен-нитрильных (ГБНК) и эпихлоргидриновых (СКЭХГ) каучуков.

Экспериментальные эластомерные нанокомпозиционные материалы были изготовлены с помощью следующего оборудования.

1. Смеситель Thermo Haake Rheomix 600р представляет собой закрытую смесительную камеру, аналогичную смесительным камерам промышленных резиносмесителей тангенциального типа, с двумя роторами встречного вращения, датчиками температуры стенок и материала, присоединяемую к универсальному приводу Rheocord, и управляется посредством программного обеспечения PolyLab WinCap. Предназначен для получения образцов ЭНМ (резиновых смесей) и исследования процессов пластикации и смешения.

2. Вальцы ItalmecAltoMilaneseÆ150Х300 (либо аналогичные) предназначены для доработки образцов ЭНМ (резиновых смесей) после извлечения из смесителя для получения заготовок в форме листа.

3. Пресс гидравлический вулканизационный 40-250 (либо аналогичный) используется для изготовления образцов ЭНМ (вулканизатов) в соответствующих пресс-формах для проведения исследовательских испытаний.

Исследования технологических и эксплуатационных показателей эластомерных материалов осуществляли в соответствии с методиками соответствующих стандартов:

1. Определение вулканизационных характеристик резиновых смесей по ГОСТ 12535-84.

2. Определение упруго-прочностных свойств вулканизатов (условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, остаточное удлинение, условное напряжение при заданном % удлинения) по ГОСТ 270-75.

3. Определение твёрдости вулканизатов по Шору А по ГОСТ 263-75.

4. Определение относительной остаточной деформации вулканизатов при статической деформации сжатия после старения при заданной температуре в течение 24 часов по ГОСТ 9.029-74, метод Б.

5. Определение изменения массы вулканизатов в агрессивных средах по ГОСТ 9.030-74.

6. Определение упруго-прочностных свойств (прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ГОСТ 270-75) после старения в свободном состоянии по ГОСТ 9.024-74.

7. Определение морозостойкости по эластическому восстановлению вулканизатов после сжатия по ГОСТ 13808-79.

8. Определение температурного предела хрупкости вулканизатов по ГОСТ 7912-74.

Результаты исследования

1. Полученные результаты определения основных физико-механических показателей, маслостойкости и морозостойкости экспериментальных образцов эластомерных нанокомпозиционных материалов (ЭНМ) с различным соотношением бутадиеннитрильных каучуков, отличающихся содержанием нитрила акриловой кислоты, показали, что путем корректировки рецептуры ЭНМ (заменой части  нитрильного каучука с малым содержанием нитрильных групп на каучук с большим содержанием групп) можно достичь повышения маслобензостойкости серийных ЭНМ без изменения режимов вулканизации и основных физико-механических свойств вулканизатов.

2. Установлено, что введение олигоэфиракрилатов не оказывает существенного влияния на вулканизационные характеристики и основные физико-механические показатели и твёрдость исследуемых вулканизатов, но приводит к повышению коэффициента морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия при минус 45ºС и увеличению маслостойкости при повышенных температурах. К сожалению, в последние годы этот эффективный способ улучшения свойств ЭНМ практически не применяется, прежде всего из-за отсутствия производства большинства марок олигоэфиракрилатов.

3. Показано, что применение пероксидов в качестве вулканизующих агентов бутадиен-нитрильных каучуков является перспективным и обеспечивает получение эластомерных нанокомпозиционных материалов (ЭНМ) с высокими физико-механическими показателями, маслобензостойкостью и морозостойкостью, которые практически не уступают по этим показателям ЭНМ с серноускорительной вулканизующей системой и поэтому могут быть рекомендованы при разработке новых ЭНМ для рукавов с улучшенными свойствами.

4. Установлено, что введение в рецептуру смесей полярных каучуков ультрадисперсных алмазов детаноционного синтеза приводит к уменьшению времени индукционного периода и увеличению скорости вулканизации, при этом эксплуатационных характеристики эластомерных композиций остаются без изменения.

4. Исследовано влияние новых фосфорорганических ускорителей вулканизации или дитиофосфатов (ДТФ) отечественного производства - диалкилдитиофосфаты цинка и Квалакс А, содержащего в своем составе амин и, как ожидается, являющегося более активной ускоряющей добавкой на получение и свойства ЭНМ стандартной рецептуры на основе бутадиеннитрильных каучуков. Установлено, что при введении ДТФ в вулканизующую группу скорость вулканизации резиновых смесей значительно возрастает, что позволяет интенсифицировать процесс изготовления изделий, но требует существенной корректировки режимов вулканизации. Все исследованные ДТФ не оказывают существенного влияния на основные физико-механические свойства и температуру хрупкости вулканизатов, но при этом наблюдается повышение маслостойкости.

5. Проведенные в работе исследования экспериментальных образцов ЭНМ на основе высоконасыщенных ГБНК с пероксидной и частично насыщенного ГБНК с серноускорительной и пероксидной вулканизующими системами показали, что пероксиды обеспечивают получение вулканизатов на основе всех исследованных ГБНК с высокими упруго-прочностными характеристиками, сопротивлением термическому старению как в сжатом, так и в свободном состоянии, маслобензостойкостью и более высокой морозостойкостью, чем аналогичные вулканизаты на основе БНК. ГБНК широко используют за рубежом, в России их применение пока ограничено ввиду отсутствия собственных производителей.

Практическая значимость исследования
Проведенные исследования являются этапом комплексного подхода в рамках модернизации производства ООО "Завод "РТИ-Каучук". Они послужат основой разработки современных технологий производства рукавов с повышенной маслобензостойкостью и морозостойкостью. Модернизация производства позволит увеличить выпуск продукции до 690 млн. руб. с 2018 по 2022 г.