Перспективные композиционные материалы

Кроме того, при высоких тепловых нагрузках он создает теплоизолирующий коксовый слой. Композиционный материал на основе циановых эфиров производства компании«LonzaInc.» способен работать при температуре 260 °С. Он использован для создания спутниковых антенн и стартовых компонентов в самолетах фирм «Boeing», «Raytheon», «Sunstrand», в обтекателях F35 и в коробке передач транспортных самолетов [5]. Связующее марки ВТР 2500 на основе циановых эфиров (Тg = 277 °С) имеет низкую вязкость. Оно предназначается для изготовления тонких слоев в сэндвичконструкциях. Фталонитрильные связующиеФталонитрильныесвязующие представляют собой новый перспективный класс высокотемпературных связующих для полимерных композиционных материалов [4]. Первый образец таких материалов был разработан NavalResearchLaboratory (США) еще в 1970 годах. К настоящему времени синтезировано большое количество фталонитрильных связующих, так что можно говорить о представительном классе этих соединений. Исследованы свойства как самих отвержденных смол, так и композитов на их основе.В качестве связующих наиболее известны олигомеры, содержащие концевые фталонитрильные фрагменты:Термическая и термоокислительная устойчивость отвержденных связующих зависит от условий отверждения. Отвержденное при 375 °С связующее сохраняет прочностные свойства после прогревания при 315 °С, выдерживает пиковые температурные нагрузки до 550—650 °С на воздухе, а при нагревании до 1000 °С дает коксовый остаток (70%). Фталонитрильные связующие, отвержденные сначала при 250 °С, затем при 480 °С в инертной атмосфере, могут выдерживать кратковременный нагрев до 538 °С.Фталонитрильные связующие используются также в качестве адгезивов и кабельной изоляции.Фенольные смолыЭксплуатационная теплостойкость фенольных смол не очень высока (160 °С), однако они имеют существенное преимущество перед другими термоотверждаемыми связующими — большой коксовый остаток, 50—60%. Это обеспечивает применение фенольных смол и композиционных материалов на их основе в изделиях, для которых важна устойчивость к абляции [1, 6]. При высокотемпературном воздействии на отвержденное фенольное связующее образуется кокс, который служит теплоизоляцией для армирующего материала и, кроме того, является физическим барьером, предохраняющим внутренние слои материала от контакта с кислородом воздуха. Композиты на основе фенольных смол используются для изготовления выходных сопел ракетного двигателя космического корабля «Шаттл» (разработка фирмы «ATK AerospaceCo.»).Фенольные смолы нашли применение для получения углеродуглеродных композитов. Заготовку из композита на основе фенольной смолы подвергают высокотемпературному пиролизу. Полученное пористое тело вторично насыщают фенольной смолой и снова подвергают пиролизу. В другом варианте заготовку насыщают газообразным углеводородом под давлением, вторичный пиролиз проводят также под давлением. Образуется легкий композиционный материал, сохраняющий механическую прочность при температурах до 1000 °С.ЗаключениеПоисковые исследования, проведенные в основном силами крупных химических компаний и национальных исследовательских центров (главным образом в США и Китае), ориентированы на создание материалов для аэрокосмического комплекса, авиации и флота. В большинстве случаев результаты научно-исследовательских работ переданы (на правах лицензии) фирмам-производителям композиционных материалов, непосредственно работающим с заказчиками по изготовлению изделий.Так, использование новых конструкционных и функциональных композиционных материалов в узлах авиационной техники вместо металлов позволяет не только на 30-35% снизить общий вес конструкции, но и существенно повысить надежность эксплуатации по сравнению с материалами на основе эпоксидных связующих. Перспективно применение термостойких термореактивных связующих и материалов на их основе для изготовления узлов трения, требующих смазки, и в качестве высокотемпературной теплоизоляции — критически важных элементов аэрокосмической техники.Показательно проведение работ по созданию новых связующих в Национальной лаборатории морского флота — государственной организации, в сферу деятельности которой входит обеспечение морского флота США перспективными материалами и технологиями. Это показывает, сколь большое значение придается разработкам полимерных материалов конструкционного назначения для судостроения. В область использования высокотемпературных термореактивных связующих входят системы энергообеспечения подводных и надводных судов, морских энергетических установок и буровых платформ с повышенной надежностью и увеличенным ресурсом работы, создание нового оборудования, судовых пожаробезопасных конструкций для снижения риска возникновения нештатных ситуаций и т.д.В России, несмотря на наличие научных заделов в области термостойких термореактивных связующих, развитию и особенно внедрению результатов в практику не уделяется должного внимания. Форсированная разработка и создание в России в ближайшем будущем производства новых термостойких термореактивных связующих и материалов на их основе для решения задач аэрокосмического, авиационного комплекса, подводного флота, судового и энергетического машиностроения — чрезвычайно актуальная задача.Список литературыЧерепахин А.А. Материаловедение. Учебник. Серия: Среднее профессиональное образование. – М.: Инфра-М, КУРС, 2017. – 336 с.Арзамасов В.Б., Черепахин А.А. Материаловедение. Серия: Высшее профессиональное образование. Бакалавриат. – М.: Academia, 2013. – 174 с.Байер В.Е. Архитектурное материаловедение. – М.: Архитектура-С, 2012. – 264 с.Черепахин А.А. Материаловедение. Учебник. Серия: Среднее профессиональное образование. – М.: Инфра-М, КУРС, 2017. – 336 с.Юм-Розери В. Введение в физическое материаловедение. – М.: OZON.RU, 2012. – 202 c.Абрамова В.И., Сергеев Н.Н., Сергеев А.Н. Конструкционные материалы в автомобилестроении. Учебное пособие / ФГБОУ ВПО «Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого». Тула, 2015.