Разработка новых наноструктурированных полимерных композитов с повышенным комплексом физико-механических свойств Гороховский А.В., Панова Л.Г., Устинова Т.П., Бурмистров И.Н., Лёвкина Н.Л., Плакунова Е.В., Хорюков С.И. Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета

Рынок полимерных и композиционных материалов Рынок ПЭНД Рынок потребления эпоксидных смол возрастает на 7-8%, производство их в РФ возрастает на 2-3% в год

Коллектив разработчиков Над созданием научного задела, разработкой научных основ, опытно- конструкторскими разработками и маркетинговыми исследованиями и технологиями коммерциализации работал коллектив авторов: Кафедра «Химическая технология» ЭТИ СГТУ: - проф., д.хим.н. Гороховский Александр Владиленович, - проф., д.техн.н. Устинова Татьяна Петровна, - проф., д.хим.н. Панова Лидия Григорьевна, - к.тех.н. Бурмистров Игорь Николаевич, - к.техн.н. Лёвкина Наталья Леонидовна, - к.техн.н. Плакунова Елена Вениаминовна ООО «Нанотехпром» - Хорюков Сергей Иванович, Авторским коллективом получены патенты на технологию производства различных модификаций полтитаната и оформляются заявки на композиционные материалы

Структура полититанатов калия

Нанокомпозиционные и наноструктурированные материалы В представленном проекте предложены наноструктурированные и композиционные материалы с направленно улучшенным комплексом физико-механических свойств. В качестве модифицирующей добавки использованы полититанаты калия с чешуйчатой структурой производства ООО «Нанокомпозит» Исследования проводились на полиэтиленовых, полиамидных и эпоксидных матрицах

Структура полититанатов калия Чешуйчатая структура Размер чешуек тетратитанатов калия: - диаметр нм - толщина нм

Фракционный состав получаемых полититанатов Распределение частиц полтитаната калия по размерам: 1 – без УЗ- диспергирования 2 – с УЗ- диспергированием и отстаиванием в течение 1 час. 1 2 Распределение частиц полтитаната калия по размерам в дисперсии в ТХЭФ в диапазоне частиц менее 15 мкм: 1 – в свежеприготовленной дисперсии, 2 – после седиментации в течение 1 суток, 3 – после седиментации в течение 3 суток

Полимерматричные композиты на основе тетратитанатов калия Введение полтитаната калия на стадии синтеза полиамида изменяет его надмолекулярную структуру, повышает степень кристалличности, снижают средние размеры кристаллитов, повышает молекулярную массу. По сравнению с исходным материалом выше - модуль упругости на 20-40%, - прочность на растяжение на 15%, - твёрдость на 35-45% 1. Прочность на растяжение, МПа; 2. Твёрдость по Бриннелю, МПа.

Свойства ПЭНД модифицированного ТК *- испытания проводились на образцах с надрезом Состав композиции, масс. части, на 100 масс. частей ПЭВП Ударная вязкость, а уд, к Дж/м 2 Напряжени е при изгибе, σ изг, МПа Твердость по Бринеллю, Н В, МПа Напряжение при растяжении, σ р, МПа Относитель- ное удлинение, ε, % Теплостой- кость по Вика, Т в, о С ПЭВП67,62240,914,815,3112 ПЭВП+1ТК87,3*10,335,520,643,4126 ПЭВП+20ТК5511,541,87036,7116

Свойства эпоксидной смолы ЭД-20 модифицированной ТК Состав материала, масс.ч., отвержденного 15 % ПЭПА Напряжение при изгибе, МПа Ударная вязкость, к Дж/м ЭД-2017*3 30ЭД-20+30ГМА+ 10ТХЭФ 78 30ЭД-20+30ГМА+ 10ТХЭФ+0,1 %ТК Не разрушается 17 30ЭД-20+30ГМА+ 10ТХЭФ+0,5% ТК Не разрушается 12 30ЭД-20+30ГМА+ 10ТХЭФ+50 % ТК Не разрушается 5 Свойства модифицированных эпоксидных композиции * - разрушение образца

Основные конкурентные преимущества 1. Конструкционные материалы с повышенными физико-механическими, теплофизическими и физико-химическими свойствами; 2. Возможность направленного регулирования структуры и свойств материала с выбранной матрицей путём введения различных модификаторов; 3. Возможность создания на основе одной полимерной матрицы композитов с различными функциональными свойствами; 4. Обеспечение пожарной безопасности изделия из разработанных композитов, что позволит применять их для замены традиционных конструкционных материалов; Использование подобных композиционных материалов позволяет создать современную конкурентоспособную технику нового поколения.

Спасибо за внимание! Разработка новых наноструктурированных полимерных композитов с повышенным комплексом физико-механических свойств Гороховский А.В., Устинова Т.П., Панова Л.Г., Бурмистров И.Н., Лёвкина Н.Л., Плакунова Е.В., Хорюков С.И., тел.: 8 (927) факс: 8 (8453) Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета