Композиционные материалы нового поколения на основе наполненных квазикристаллами термопластичных полимерных матриц

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2014 № 14.578.21.0003 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 05.06.2014 по 31.12.2014 выполнялись следующие работы:

• Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы.
• Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
• Сделан выбор направления исследований, в том числе:
  • подобран и обоснован выбор суперконструкционных термопластичных полимеров для создания полимерматричных композиционных материалов, наполненных квазикристаллами;
  • подобран и обоснован выбор квазикристаллов, предназначенных для использования в качестве наполнителя для разрабатываемых полимерматричных композиционных материалов;
  • подобран и обоснован метод получения квазикристаллов, предназначенных для наполнения разрабатываемых полимерматричных композиционных материалов.
• Сопоставлены ожидаемые показатели новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с действующей нормативно-технической документацией.
• Разработана лабораторная методика механоактивационного синтеза квазикристаллов, предназначенных для использования в качестве наполнителей при создании полимерматричных композиционных материалов.
• Проведен механохимический синтез экспериментальных образцов квазикристаллов, предназначенных для использования в качестве наполнителей при создании полимерматричных композиционных материалов.
• Исследовано влияние поверхностно-активных добавок в процессе механоактивации на процесс получения квазикристаллов, предназначенных для использования в качестве наполнителей при создании полимерматричных композиционных материалов .
• Исследованы структурные изменения при механоактивационном синтезе квазикристаллов, предназначенных для использования в качестве наполнителей при создании полимерматричных композиционных материалов.
• Исследована структура квазикристаллических фаз методом рентгеноструктурного анализа Исследование термодинамической стабильности квазикристаллов.
• Исследован гранулометрический состав образцов квазикристаллов.
• Проведена сканирующая электронная микроскопия образцов квазикристаллов.
• Разработана лабораторная методика экструзионного получения концентратов «поверхностно-активное вещество — квазикристалл».
• Проведены экспериментальные исследования взаимодействия квазикристаллов, поверхностно-активных веществ и полиолефиновой матрицы, в том числе:
  • исследование взаимодействия поверхностно-активных веществ с квазикристаллами методами ИК-Фурье спектроскопии;
  • исследование влияния поверхностно активных веществ на гранулометрический состав квазикристаллов;
  • исследование термодинамической стабильности концентратов «поверхностно-активное вещество — квазикристалл»;
  • исследование параметров текучести расплавов концентратов «поверхностно активное вещество — квазикристалл»;
  • подбор полимерных матриц, применимых в качестве основы для концентратов «поверхностно-активное вещество — квазикристалл».
• Экспериментально отработана лабораторная методика экструзионного получения концентратов «поверхностно-активное вещество — квазикристалл».
• Изготовлены концентраты «поверхностно-активное вещество — квазикристалл».
• Разработана программа модернизации существующего экструзионного оборудования, в том числе: системы грануляции, системы дозации, элементов шнека, элементов материального цилиндра.
• Разработана программа увеличения мощностей инженерных сетей для обеспечения работы экструзионного оборудования.
• Проведена модернизация инженерных сетей.
• Изготовлены элементы и узлы экструзионного оборудования.
• Приобретены элементы и узлы.

При этом были получены следующие результаты:

• Разработаны лабораторные методики механоактивационного синтеза ультрадисперсных стабильных квазикристаллических фаз в системах Al—Cu—Fe и Al—Cu—Cr для использования в качестве наполнителей полимерматричных композиционных материалов на основе термопластичных полимеров и экструзионного получения концентратов поверхностно-активное вещество — квазикристалл на базе систем Al—Cu—Fe и Al—Cu—Cr.
• Разработанная лабораторная методика получения квазикристаллических порошков обеспечивает получение за 1 цикл 550-650 гр. квазикристалических порошков содержащих 90 — 95% Qc в системах на основе Al-Cu-Fe, и до до 80-85% Qc для систем на основе Al-Cu-Cr.
• Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии исследованы процессы формирования квазикристаллической структуры в порошках-прекурсорах в зависимости от условий проведения механоактивационной обработки
• Исследованы изменения гранулометрического состава, насыпной плотности, распределения частиц прекурсоров и квазикристаллических порошков в зависимости от условий проведения механоактивационной обработки и вакуумных отжигов.
• Разработана методика экструзионного получения концентратов «поверхностно-активное вещество — квазикристалл» предназначенная для реализации на оборудовании опытно-производственного участка Индустриального партнера
• Модификация поверхности квазикристаллических порошков осуществляется с использованием силанов: Триэтоксивинилсилан Geniosil GF 56, Гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилан Silquest A-174, Полидиметилсилоксан PDMS 200 (ПМС-200). В качестве гранулообразующего полимера использованы для получения концентратов опробованы термопластичные полимеры: Lotader 3210, Evatane 28-05, Evatane 28-40, на базе которых получены концентраты с степенями наполнения 20 и 45 масс.%
• Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что использованные в работе технологические подходы и методики для квазикристаллических материалов ранее не использовались.
• Установленные для первого этапа ПНИ показатели достигнуты.