Разработка ресурсосберегающей твердофазной технологии формования изделий и композиционных материалов для Арктики на основе политетрафторэтилена

Проект направлен на решение научной проблемы по разработке технологии безотходного производства изделий из полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, в частности при низких температурах (до -70ºС) по твердофазным технологиям формования. Переработка порошков ПТФЭ в изделия - это сложный и относительно малопроизводительный процесс, в результате которого получают заготовки, которые для получения изделия в «размер» подвергаются дополнительной механической обработке. Необходимость дополнительной механической обработки изделий ведет к появлению отходов, составляющих до 90 % массы исходной заготовки, которые практически не подвергаются вторичной переработке по причине неплавкости полимера. Кроме того, механическая обработка приводит к получению недостаточно качественных изделий с относительно большой шероховатостью, к местным перегревам и перенапряжениям, которые при эксплуатации в различных условиях могут привести к охрупчиванию материала и выходу из строя изделия. Изготовление таких сложных и ответственных деталей, как уплотнители, подшипники скольжения, сальники, пыльники для горнодобывающей техники, технологического оборудования требует специальных технологий, направленнных на обеспечение заданных свойств композитам. В связи с этим разработка ресурсосберегающей твердофазной технологии формования изделий из ПТФЭ и композитов на его основе является актуальной задачей. Актуальность ее определяется еще и тем, что разработка технологии изготовления изделий сложной формы из ПТФЭ позволяет как снизить потери дорогостоящего сырья, так и повысить качество разрабатываемых материалов. Намеченная программа исследований важна в связи с разработкой экологически чистых и ресурсосберегающих технологических процессов твердофазной технологии по получению разнообразных полимерных изделий конструкционного и функционального назначения. Информация, полученная при исследовании закономерностей твердофазной технологии формования органических материалов, имеет фундаментальный характер. Она способствует развитию представлений о механизмах пластической деформации твердых материалов, что является в настоящее время предметом детального изучения в силу их важного теоретического и прикладного значения (несмотря на большой объем исследований, выполняемых в данном направлении, полное всестороннее понимание механизмов этих процессов до сих пор не достигнуто). Данный проект представляет попытку рассмотреть комплекс междисциплинарных задач: структурная макрокинетика, материаловедение, реология порошковых материалов и механика сплошных и дисперсных систем. Поставленные в настоящем проекте задачи структурной реологии в технологии процессов твердофазных технологий являются принципиально новыми. Учитывая опыт исполнителей Проекта в исследовании процессов твердофазных технологий в сочетании с различными вариантами силовых воздействий и реодинамики, есть все предпосылки для решения поставленных в проекте фундаментальных и практических проблем. Для осуществления Проекта планируется использование компьютерных технологий и разработка методов математического моделирования для разработки и совершенствования технологических процессов твердофазной экструзии полимерных композиционных материалов. Резкое снижение материальных и энергетических затрат в результате сокращения или исключения стадий нагрева и охлаждения материала в технологическом цикле формования изделий приведет к экономической эффективности и удешевлению технологии переработки композитов на основе ПТФЭ. Кроме того, разрабатываемые новые твёрдофазные технологии позволяют регулировать и оптимизировать комплекс основных эксплуатационных свойств изделий и получать готовые изделия с необходимыми физикомеханическими характеристиками для тех или иных областей применения. Таким образом, новизна планируемых в проекте результатов связана с тремя основными фундаментальными составляющими Проекта: развитие структурной реологии полимерных материалов и технологические методы получения изделий; исследование вязкоупругопластических и деформационно-прочностных свойств новых композитов и математическое моделирование их поведения; разработка ПКМ триботехнического и уплотнительного назначения на основе ПТФЭ, пригодных для твердофазного формования.