Уникальная разработка «Унихимтека»

В Москве прошла XIII Международная конференция «Композитные материалы: производство, применение, тенденции рынка». Мероприятие состоялось в Торгово-промышленной палате РФ при поддержке Министерства промышленности и торговли, сообщили в оргкомитете конференции. Организатор мероприятия — Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов».

Эта международная рабочая площадка способствует встраиванию российских участников отрасли композитов в глобальную технологическую повестку, укреплению деловых связей между разработчиками новых материалов, производителями готовой продукции и потенциальными потребителями товаров и изделий на основе композитов.

Участники конференции обсудили основные вопросы развития отрасли производства и применения композитных материалов: современное состояние и направления развития композитной отрасли, доступные исходные компоненты и полуфабрикаты, технологии и конструкции, оборудование и софт, готовые решения и опыт их внедрения.

Одним из ключевых участников стало ООО ИТЕКМА (входит в компанию — национального чемпиона «Унихимтек»). ИТЕКМА производит системы высококачественных углеродных композиционных материалов собственной разработки. Система включает в себя углеродные ткани, полимерные связующие, препреги и клеи, которые используются для изготовления деталей, эксплуатирующихся в широком диапазоне температур от −100 до 400 °C.

Уникальная разработка специалистов ИТЕКМА — высокотемпературные полимерные связующие. Этот продукт обладает большим коммерческим потенциалом на российском и международных рынках. Высокотемпературные связующие превосходят все имеющиеся на сегодняшний день мировые аналоги и расширяют предел применения полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Генеральный директор ООО ИТЕКМА Алексей Кепман рассказал в своем докладе о вопросах формирования изделий с фталонитрильной матрицей. Именно этот материал является наиболее технологичной альтернативой полиимидам и позволяет повысить температуру эксплуатации изделий из ПКМ до 330–400 °C в зависимости от условий использования.

Температура эксплуатации — одна из основных характеристик изделий из ПКМ. Это связано с изменением механических характеристик материала, прежде всего связующего, при изменении температуры.

Влияние высокой температуры связано с наличием у полимерных связующих температуры стеклования — это температура, при которой полимер при охлаждении переходит из высокоэластического или вязкотекучего в стеклообразное состояние и обратно, при нагревании — температура, при которой происходит расстекловывание с резким падением модуля упругости.

Нагрузку в ПКМ воспринимают волокна, а связующее необходимо для того, чтобы перераспределять нагрузку и обеспечить устойчивость волокон в композите. Соответственно, способность связующего к перераспределению нагрузки зависит от его модуля упругости. Потеря устойчивости волокон —одна из причин разрушения композита. При достижении температуры, близкой к температуре стеклования, происходит резкое падение модуля упругости связующего, и композит теряет способность нести нагрузку.

Фталонитрильное связующее по своему поведению не похоже на эпоксидные и бисмалеимидные. Фактически у него отсутствует ярко выраженная температура стеклования, и падение модуля упругости происходит практически линейно, а при дальнейшем повышении температуры происходит карбонизация связующего с высоким коксовым остатком (более 60%). Таким образом, при воздействии высокой температуры на изделие из фтальнитрильного связующего не происходит резкого падения механических характеристик и разрушения конструкции.

При температурах от 250 °С фталонитрилы являются альтернативой полиимидам. Важная характеристика фталонитрильного связующего —технологичность, по этому параметру оно похоже на эпоксидные материалы: ему не требуется высокотемпературных расходных материалов и оснастки, так как предварительное отверждение происходит при температуре 180 °С.

Фталонитрильное связующее может применяться для изготовления деталей двигателей, выхлопных систем, фрикционных деталей, например тормозных дисков для шоссейных велосипедов или дисков сцепления.

Материалы ИТЕКМА используются на предприятиях «Кронштадт», «Аэрокомпозит», ВАСО, УЗГА, «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва». Ведутся активные работы по внедрению материалов в компаниях РКК «Энергия», «Камов», «Ил», «Туполев», СКТБ «Пластик».

Одна из главных разработок компании — система композиционных материалов, которая позволила сохранить основное преимущество самолета МС-21 — «черное крыло» — и продолжить реализацию проекта после введения американских санкций в отношении производителя крыльев — компании «Аэрокомпозит», после полного запрета поставок импортных материалов компании Solvay, которые использовались ранее.

За счет уникальности разработки удалось нивелировать недостаточную прочность производимого в России углеродного волокна, создать материал, по ряду ключевых свойств превосходящий зарубежный аналог, и добиться практического сохранения массы крыла.