Физико-химические основы создания и исследований полимерных композиционных материалов и разработка технологии изготовления композитных баллонов на их основе

Актуальность заключается в перспективах разработки и использования сверхлегких композитных баллонов на полимерном лейнере вместо металлических и металлокомпозитных баллонов давления на металлическом лейнере. Полимерные композитные баллоны превосходят металлокомпозитные по весу, коррозионной стойкости, безопасности и повышенному ресурсу службы. Композитные баллоны, используемые в настоящее время в России, как правило, либо иностранного производства, либо дорогостоящие и применяются в изделиях ракетно-космической и специальной техники. Предлагается создание композитных баллонов разного назначения и размеров. Композитный баллон состоит из полимерного лейнера, обеспечивающего герметичность и выполняющего роль оправки для намотки силовой оболочки из пропитанных связующим жгутов ровинга на основе стеклянных, базальтовых и углеродных волокон. Проект направлен на решение конструкторских и технологических задач. В проекте будет решена проблема изготовления лейнера, намотки силовой оболочки, и их герметизации. Будет решен вопрос совместимости пластмассы лейнера и связующего для силовой оболочки (проблема заключается в том, что материал лейнера, как правило полиэтилен или ПВХ, имеет низкую температуру плавления, не превышающую 100-120 ºС, а связующее ЭДИ горячего отверждения в составе оболочки полимеризуется при температуре 150-160 ºС). Проблема может быть решена подбором материала лейнера с более высокой температурой размягчения, выбором связующих с более низкой температурой полимеризации, оптимизацией режимов отверждения изделий, а также применением новых технологических решений изготовления емкостей. Расчетным и опытным путем будет обоснована оптимальная схема укладки армирующего ровинга на основе стеклянных, базальтовых, углеродных волокон и их комбинации. Новизна предлагаемого решения заключается в разработке конструкции композитных баллонов и технологии их изготовления. Обычно лейнеры делают на раздувочных машинах из заготовок, содержащих горловину или штуцер. Для уменьшения себестоимости в проекте предложено полимерный лейнер изготавливать методом ротационного формования. Предложено оригинальное решение по герметизации лейнера для баллонов и емкостей, работающих под давлением. Новизной обладает способ изготовления силовой композитной оболочки, обеспечивающий надежное соединение с герметичной оболочкой (лейнером) и высокую прочность и выдерживаемое внутреннее давление благодаря оптимизации рецептуры связующего, выбору и оптимальной схеме укладки армирующего ровинга.