ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЭПОКСИДНОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ СВЕРХПРОЧНЫХ ВОДОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ(Заключительный Этап 2)

Выполнена разработка высокотехнологичной полимерной эпоксидной матрицы (ПЭМ), с оптимальным временем гелеобразования при комнатной температуре, для производства полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии, применяемых в малом и крупном гражданском и военном судостроении. Разработанная матрица должна обеспечивать высокие термомеханические (температура стеклования) и прочностные характеристики (модуль упругости, прочность при растяжении). На первом этапе НИОКР изготовлены лабораторные образцы различных вариантов смоляных частей и отвердителей для ПЭМ. Проведены патентный и литературный поиски методов синтеза и модификации высокопрочных водостойких эпоксидных систем, используемых для изготовления композитных изделий; разработка и синтез лабораторных образцов различных вариантов компонентов (смоляной части и отвердителя) новой полимерной эпоксидной матрицы ПЭМ для высокопрочных водостойких композитов; проверка, подтверждение и воспроизведение свойств компонентов; расчет стехиометрических соотношений смоляных частей и отвердителей для готовой композиции ПЭМ. Проведены испытания для выбора оптимальных вариантов сочетаний смоляной части и отвердителя. Выполнены расчет и экспериментальный подбор оптимальных соотношений смоляных частей и отвердителей для готовой композиции ПЭМ; проверка и подтверждение экспериментально подобранных соотношений посредством проверки лучших разработанных лабораторных образцов ПЭМ. Проведены испытания выбранных вариантов ПЭМ - проверены температуры стеклования выбранных вариантов ПЭМ на базе ИНХС РАН. Изготовлены опытно-лабораторные образцы - несколько десятков килограмм выбранных вариантов ПЭМ для проведения дальнейших испытаний и работ. Разработаны образцы армированных композитов. Разработан, изготовлен и подключен вакуумный дисольвер для изготовления компонентов новой ПЭМ.На втором этапе НИОКР проводилась подготовка к внедрению ПЭМ в производство композитных изделий для судостроения. Для этого были проведены испытания новых ПЭМ, включающие изготовление образцов композитных изделий и опытных композитных изделий. Разработана техническая документация, без которой невозможно не только внедрение новых ПЭМ в производство КИ, но и участие в предварительных испытаниях. Выбранные по результатам испытаний на первом этапе НИОКР варианты ПЭМ прошли испытания на базе ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей». Изготовлены образцы армированных композитов, определены физико-механические, термофизические характеристики, содержание связующего и водостойкость указанных образцов, выбраны оптимальные ПЭМ для изготовления композитных изделий. Для пробного изготовления опытных образцов ПЭМ на производственной базе АО «ЭНПЦ Эпитал» разработаны технологические регламенты на изготовление компонентов ПЭМ. Подготовлена программа автоматического расчета процесса изготовления ПЭМ в виде компьютерной обработки на базе программы 1С Производство. Изготовлены опытные образцы ПЭМ в объемах, необходимых для проведения дальнейших работ по НИОКР. Разработаны и изготовлены опытные композитные изделия на базе ООО «Композит-Проф» с проведением дальнейших испытаний на базе ЦНИИ «КМ Прометей». Проверена технологичность ПЭМ при изготовлении образцов композитных изделий. Выполнено сравнение технологичности разработанных ПЭМ, а также технических характеристик со смолами DION FR 9300 и SR 1710инж/SD 8822, показано, что разработанные ПЭМ при значительно более низкой стоимости не уступают широко применяемой в судостроении смоле DION FR 9300 по технологичности и прочностным характеристикам и при этом обладают повышенной прочностью при воздействии высоких температур и низкой токсичностью, поскольку не содержат свободный стирол. Результаты испытаний, проведенных на базе ЦНИИ «КМ-Прометей», позволили сравнить свойства стеклопластиковых ламинатов на основе разработанных ПЭМ и ламинатов на основе смолы DION FR 9300. Разработанные ПЭМ не уступают, а по ряду показателей превосходят аналогичные характеристики DION FR 9300 в несколько раз, модуль упругости при растяжении ПЭМ-2, ПЭМ-3 выше в три раза. Разработаны новые ПЭМ с характеристиками, соответствующими ТЗ. Разработан, изготовлен и собран вакуумный дисольвер для изготовления новых ПЭМ.На основе ПЭМ разработаны, изготовлены образцы КИ, а также опытные стекло- и углепластиковые КИ. Проведены их испытания, показавшие, что композиты на основе разработанных ПЭМ по прочностным характеристикам и технологичности не уступают широко применяемым в судостроении смолам, при этом обеспечивают надежную эксплуатацию на открытом воздухе и не содержат токсичных компонентов. При этом коммерческая стоимость разработанных ПЭМ в 1,5 - 3 раза ниже указанных смол. Подготовлена техническая документация, необходимая для вывода новых ПЭМ «Этал-инжект» на рынок и внедрения в композитное судостроение.