Эксπир
Регистрация / Вход

Конструкционные гибридные органо-неорганические композиционные материалы с повышенной теплостойкостью с матрицей модифицированной субмикро- и нанодисперсными компонентами

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов». Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Соисполнители

Этапы проекта

1
21.03.2007 - 31.05.2007
Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по теме исследования. Проведен патентный поиск в соответствии с ГОСТом 15.011-96.
Развернуть
2
01.06.2007 - 31.10.2007
В результате проведенной работы было установлено, что введение субмикро- и нанодисперсных частиц: оксида алюминия, оксида кремния, природного цеолита (анальцим), приводит к заметному повышению эксплуатационных характеристик эпоксиполимерной матрицы. Методами ДСК и химического анализа было установлено, что в зависимости от полиморфной модификации оксида алюминия, его взаимодействие с эпоксидной группой протекает по различным механизмам и улучшение эксплуатационных характеристик гибридного композиционного материала можно объяснить, как физической адсорбцией, с образованием водородных связей между полярными группировками компонентов полимерной матрицы и поверхности частицы наполнителя (для γ-АlО(ОН)) так и химическим взаимодействием с гидроксильными группами на поверхности оксида алюминия (для аморфного Al2O3), а также координационно-ненасыщенными центрами (для α-Al2O3). Использование в качестве модифицирующей добавки аморфного Al2O3 смещает температуру начала поликонденсации на 20-25 °С.
Установлено, что малые добавки (1-2 мас%) оксидов алюминия и кремния (Sуд=50 м2/г) позволяют повысить прочность композиционного материала на 35-50% (прочность на изгиб до 195 МПа), теплостойкость на 20-25оС (до 160 °С). Методом дифференциального термического анализа оценена термостойкость композиционных материалов. Показано, что субмикродисперсные порошки приводят к улучшению термической стабильности полимерных материалов уже при 1-2 %-ном наполнении (приведенная температура деструкции повысилась на 20-40оС).
Модифицирование отверждающей системы, заключающееся в сополиконденсации эпоксидного олигомера с изометилтетрагидрофталевым и эндиковым ангидридами, позволило повысить следующие характеристики: теплостойкость повысилась на 15оС (135 °С), механическая прочность – на 30-50 % (прочность на изгиб до 170 МПа, прочность на разрыв до 140 МПа). При сополиконденсации эпоксидного олигомера с изо-МТГФА и ПМДА удалось повысить теплостойкость исходной эпоксидной матрицы на 30оС (155 °С) без ухудшения прочностных характеристик. Это объясняется комбинированным воздействием двух ангидридных отвердителей с различной химической структурой.
Разработан гибридный органо-нероганический композиционный материал в системе эпоксиполимерная матрица/цеолит с высокими эксплуатационными свойствами. Что является важным фактором в решении экономических проблем, таких как освоение природного сырья Республики Коми и создание новых ресурсосберегающих технологий.
Разработана методика синтеза наночастиц и нановолокон оксида алюминия: 1) - in situ формирование наночастиц оксида алюминия золь – гель способом, посредством проведения гидролиза соли или алкоксида алюминия в смешанном аммиачно-формальдегидном растворе; 2) - синтез карбамидо-формальдегидной смолы с использованием продукта, полученного на первом этапе; 3) - получение образцов гибридного нанокомпозита проведением полимеризации смолы.
Применение нанодисперсных частиц и нановолокон оксида алюминия в качестве наполнителей эпоксиполимерной матрицы позволяет повысить характеристики прочности (не менее чем на 20-25 %), жесткости (не менее чем на 15%), теплостойкости (не менее чем на 15-25%), и других эксплуатационных параметров полимерной матрицы за счет большой удельной поверхности раздела фаз, физико-химического и химического взаимодействия между активными группами модифицирующего наполнителя и исходными компонентами полимерной матрицы.
В рамках выполнения НИОКР предложена технологическая схема получения изделий из высоконаполненного эпоксидного материала ВЭМ (механические характеристики на 10-15 %выше известных мировых аналогов, например DURCON). Приведен перечень основных реактивов и расходных материалов необходимых для производства изделий из ВЭМ. Дан материальный расчет расхода реактивов на единицу массы продукции. Приведены основные единицы технологического оборудования для реализации предложенной схемы производства изделий из ВЭМ.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИХ ДВО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ФГУП "ФНПЦ "Алтай"
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
121
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки кристаллических материалов» (мероприятие Программы 1.3)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
106
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
64
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136