Разработка концепции применения новых полимерных, композитных и гибридных материалов

Проект нацелен на разработку новых тепло- и огнестойких полимеров и водонабухающих эластомеров. Данные группы материалов необходимы для создания новых перспективных сельскохозяйственных машин и элементов гидротехнических сооружений. В первом разделе отчета представлены основные сведения об используемых объектах и методах исследования. Во втором разделе рассматривается создание эластомерных огнетеплозащитных материалов (ОТЗМ), в которых за счет наличия комбинации модифицированных микродисперсных добавок (полые алюмосиликатные микросферы (МСФ) и углеродное микроволокно (МУВ)) протекают многоступенчатые превращения как в структуре ОТЗМ, так и на поверхности МСФ и МУВ. В ходе работы получены новые представления о закономерностях действия предварительно собранных функционально-активных микрогетерогенных структур в многокомпонентных эластомерных материалах. Наличие в составе указанных структур алюмосиликатных микросфер, углеродного микроволокна и фосфорборорганического олигомера способствует проявлению синергического эффекта заключающегося в увеличении теплозащитных свойств материала за счет повышения прочности кокса, усиления процессов карбонизации материала, что приводит к увеличению времени прогрева необогреваемой поверхности образца на 10-20 % и снижению скорости линейного горения на 5-20 % по сравнению с известными аналогами. Микросферы позволяют скомпенсировать негативное влияние микроволокна на плотность и теплопроводность композиции. В третьем разделе представлена разработка связующего на основе эпоксидиановой смолы, модифицированной фосфатом алюминия, для получения композиционного материала с повышенными физико-механическими характеристиками и пониженной горючестью. В результате проведенного исследования выявлено, что наилучшими характеристиками обладают материалы, в рецептуре которых содержание фосфата алюминия находится в пределах 1,10-3,85 мас. ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы ЭД-20. Комплекс достигаемых показателей предопределяет перспективу применения эпоксидных смол, модифицированных фосфатами алюминия, в технологии изготовления полимерных композиционных материалов. В четвертом разделе представлены результаты исследования влияния полифосфатов меламина и аммония на огнестойкость и термостабильность пенополиуретанов. В результате проделанной работы установлено, что использование указанных соединений в составе вспененных ППУ на основе фосфорсодержащего полиола позволяет получать материал с повышенной термостабильностью и огнестойкостью – категория стойкости к горению ПВ-0 и КИ достигает 31,5 об.%. В пятом разделе проведена оценка способности резины набухать при повторном воздействии воды и водных растворов хлорида натрия. В ходе работы установлено, что резина на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая комбинацию натрий-карбоксиметилцеллюлозы и сополимера акриламида с акрилатом калия, обладает способностью к повторному набуханию. При этом воспроизводимость процесса набухания при втором цикле испытания зависит от уровня минерализации воды. С увеличением концентрации соли в воде фиксируется наименьшая разница в изменении массы образцов, а также образование пор меньшего размера. В шестом разделе представлены материалы по исследованию синтеза привитых сополимеров хитозана с триметилметакрилоксиэтиламмоний метилсульфатом методом контролируемой радикальной полимеризации и изучению их водонабухающих свойств. В работе предложен новый подход к синтезу сополимеров хитозана с триметилметакрилоилоксиэтиламмоний метилсульфатом методом контролируемой радикальной полимеризации, проводимой в две стадии в гетерофазных условиях. Установлена возможность использования воды в качестве растворителя на второй стадии. Синтезированные образцы сополимеров хитозана обладают ограниченной водонабухающей способностью, в 1,5-6 раз превышающую таковую для исходного хитозана. Результаты, представленные в работе, позволяют разработать научно-обоснованный подход к синтезу сополимеров хитозана для их перспективного применения в качестве функционального компонента для регулирования водонабухающих свойств эластомеров.