Новая технология укрепит полимеры для авиации

Ученые НИЦ "Курчатовский институт" – ВИАМ вместе с коллегами из Казанского национального исследовательского технологического университета и Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева – КАИ показали, как можно улучшить свойства эпоксидных материалов для авиационной промышленности с помощью добавки, синтезированной из местного сырья.

Эпоксидные смолы нашли применение в современном авиастроении благодаря своим уникальным свойствам: высокой адгезии, износостойкости, устойчивости к ультрафиолетовому излучению и т.д. Для улучшения этих характеристик в эпоксидные полимеры добавляют различные наполнители.

Один из них – волластонит – природный силикат кальция, минерал с игольчатой структурой кристаллов. Для авиационных материалов волластонит особенно ценен, так как он улучшает антифрикционные и прочностные свойства эпоксидных композиций. Однако отечественные месторождения волластонита в настоящее время не разрабатываются, минерал в основном импортируется из Китая.

Учёные предложили использовать в качестве сырья для производства волластонита цеолитсодержащую кремнистую породу (ЦКП). Её месторождения имеются в разных регионах России, а наиболее изученный и перспективный источник – Татарско-Шатрашанское месторождение в Республике Татарстан (более 13% всех запасов природных цеолитов России). Причём в местной породе содержится кальцит и аморфный кремнезём (оксид кремния). Эти вещества нужны для синтеза целевого продукта, так что использование данного сырья позволит в меньшем количестве добавлять их при производстве.

Результаты эксперимента показали, что силикат кальция, полученный из ЦКП, содержит в-волластонит в таком же количестве, как и природный или же синтезированный аналог (волластонит выделяют также из продуктов переработки риса, однако для России эта технология экономически не оправдана).

Полученный минерал учёные использовали в качестве наполнителя для эпоксидных материалов, а затем исследовали их свойства.

– Исследования показали, что эпоксидные материалы, наполненные синтетическим волластонитом, демонстрируют твёрдость, износостойкость и адгезию к стали. Они также обладают химической и термической стойкостью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Эти свойства делают их перспективными для использования в авиационной промышленности, например, при производстве деталей фюзеляжа, крыльев и хвостов самолётов, а также для защиты металлических поверхностей от коррозии, - комментирует Кирилл Мишагин, ведущий инженер НИЦ "Курчатовский институт" – ВИАМ.

Возможность использования местного сырья – не единственное преимущество получения волластонита из ЦКП. Главное заключается в одностадийной технологии твердофазного синтеза. Она исключает промежуточный этап получения оксида кальция из известняка, что существенно снижает энерго- и трудозатраты на производство.

Ученые продолжают экспериментировать с методиками получения волластонита на основе ЦКП Татарско-Шатрашанского месторождения.