CC BY
240
УДК 678.8
А.Г. Гуняева1, А.О. Курносое1, И.Н. Гуляев1
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, РАЗРАБОТАННЫЕ ВО ФГУП «ВИАМ», ДЛЯ АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ: ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ, БУДУЩЕЕ (обзор)
DOI: 10.18577/2307-6046-2021 -0-1 -43 -53
Приведен обзор высокотемпературных полимерных композиционных материалов (ПКМ), разработанных во ФГУП «ВИАМ». Для создания новой авиационно-космической техники требуются расширение ассортимента и разработка передовых современных конструкционных ПКМ, обладающих высокой прочностью, пониженной пористостью и повышенной термоокислительной стабильностью в сочетании с высоким уровнем механических характеристик и их сохранением в наиболее широком температурном диапазоне. ФГУП «ВИАМ» имеет многолетний опыт по разработке этого класса материалов -первые работы по созданию ПКМ с рабочей температурой >250 °С проводились еще в 1960-1970-х гг. Данные исследования продолжаются и в настоящее время.
Ключевые слова: высокотемпературные полимерные композиционные материалы, углепластик, стеклопластик, полимерное связующее, кремнийорганическое связующее, полиимид, циановый эфир, бисмалеимид, фталонитрил.
A.G. Gunyaeva1, A.O. Kurnosov1, I.N. Gulyaev1
HIGH-TEMPERATURE POLYMER COMPOSITE MATERIALS DEVELOPED FSUE «VIAM» FOR AEROSPACE ENGINEERING: PAST, PRESENT AND FUTURE (review)
The article provides an overview of high-temperature PCM developed at FSUE «VIAM». To create a new aerospace technology, it is necessary to expand the range and develop advanced modern structural PCM with high strength, reduced porosity and increased thermal-oxidative stability, combined with a high level of mechanical characteristics and their preservation in the widest temperature range. FSUE «VIAM» has many years of experience in the development of this class of PCM - the first work on the creation of PCM with an operating temperature of more than 250 °C was received in the 1970s and is currently ongoing.
Keywords: high-temperature polymeric composite material, carbon composite, fibreglass composite, polymeric resin, silicon-organic resin, polyimide, cyanic esters, bismaleimides, phthalonitrile.
"'Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: admin@viam.ru
Введение
Комплексное научное направление 13. «Полимерные композиционные материалы» (ПКМ), определенное в «Стратегических направлениях развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года», раскрывает перед материаловедами задачи и цели по разработке и совершенствованию современных ПКМ [1, 2].
Полимерные композиционные материалы - достаточно новое в сравнении с ближайшими конкурентами - металлами, но прогрессивно развивающееся с начала 1960-х гг. направление отечественного материаловедения. Становление ПКМ для
летательных аппаратов началось еще во время Великой Отечественной войны [3]. В то время начальником ВИАМ был 30-летний генерал-майор А.Т. Туманов, который сразу увидел в новых, еще не изученных тогда материалах прообраз будущей авиационной техники, залог изменения баланса авиационного материаловедения и дал толчок развитию данного направления в институте и других учреждениях страны.
В 1967 г. в ВИАМ создается группа в составе начальника лаборатории стеклопластиков М.Ц. Сакаллы, его заместителя Г.М. Гуняева, инженеров В.А. Ярцева, М.А. Кузнецовой и техника В.В. Катюхиной для выполнения работ и исследований в области ПКМ. Уже в начале 1971 г. сотрудниками института разработаны и паспортизированы первые ПКМ: боропластик марки КМБ-1 и углепластик марки КМУ-1 [3, 4].
Первоначально большинство разработанных в институте эпоксидных ПКМ предназначалось для эксплуатации в диапазоне температур от -60 до +150 °С [5], что вполне оправдано основной областью их применения (детали и узлы механизации летательных аппаратов (ЛА)) [6]. Но уже в далекие 1970-е гг. было очевидно, что ПКМ, обладающие огромным потенциалом к реализации комплекса свойств (высокой прочности и пониженной пористости в сочетании с высоким уровнем механических характеристик, а также их сохранением в наиболее широком температурном диапазоне), займут свое место в авиационно-космической технике [7].
В настоящее время наблюдается общемировая тенденция расширения применения ПКМ в конструкции ЛА за счет изготовления из них теплонагруженных элементов планера (капотов двигателей, обтекателей теплообменников, панелей газогенераторов и пр.) [7, 8]. Таким образом, для авиационно-космической отрасли будущее, несомненно, видится за высокотемпературными ПКМ [8].
Высокотемпературные ПКМ - это перспективный, уже выделившийся в отдельное направление исследований класс материалов на основе армирующих угле- и стек-лонаполнителей различных текстильных форм [9] и разных классов полимерных связующих [10] - полициануратных (цианэфирных) [11], бензоксазиновых [12], фенол-формальдегидных, бисмалеимидных [13, 14], полиимидных [15], кремнийорганических [16] и фталонитрильных [17], работающих в диапазоне температур от -60 до +400 °С (рис. 1). Высокотемпературные ПКМ предназначены и находят применение в тепло-нагруженных деталях, а также в агрегатах высоко- и средненагруженных конструкций изделий авиационной техники.
Фталонитрильные связующие (порошок) Граб до 400 °С
Полиимидные связующие (раствор, расплав)
Траб
= 250-320 °С
Бисмалеинимидные
связующие (раствор, расплав) Траб до 230 °С
Бензоксазиновые (фенолформальдегидные) связующие (раствор, расплав)
Т„=я = 200 °С
Цианэфирные связующие (раствор, расплав)
1 раб
180-200 °С
Рис. 1. Основные классы высокотемпературных полимерных связующих
Работа выполнена в рамках реализации комплексной научной проблемы 13.2. «Конструкционные ПКМ» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [1].
Опыт и разработки ФГУП «ВИАМ» в области высокотемпературных ПКМ
ФГУП «ВИАМ» имеет многолетний опыт по разработке высокотемпературных материалов - первые работы по созданию ПКМ с рабочей температурой >250 °С получены еще в далеких 1970-1980-х гг. В то время основные исследования проводили на растворных кремнийорганических и полиимидных связующих. В настоящее время специалисты ФГУП «ВИАМ» продолжают разрабатывать новые составы (в том числе с применением отечественного сырья) и технологии получения ПКМ, не останавливаясь на достигнутом [18, 19].
В таблице приведены высокотемпературные ПКМ, разработанные во ФГУП «ВИАМ».
Как видно из данных таблицы, многие из разработанных материалов выполнены на основе отечественных наполнителей и связующих растворного типа. В настоящее время в рамках научно-исследовательских работ, проводимых в ВИАМ, разрабатываются материалы нового поколения на основе современных альтернативных углеродных и стеклянных наполнителей и полимерных связующих расплавного типа с целью реализации лучших физико-механических характеристик в конечных изделиях и упрощения их переработки за счет уменьшения технологических операций.
Опыт в разработке такого рода материалов бесценен, однако не все из них нашли свое место в изделиях авиационной и космической техники [20]. Остановимся на некоторых материалах более подробно.
Углепластик марки КМУ-8 (1970-е гг.) [21, 22] выполнен на основе порошкового связующего ПАИС-104 и углеродной ленты ЭЛУР-П и предназначен для работы при температуре до 250 °С. Препрег получали по принципиально новой технологии для тех времен - методом электронно-ионной технологии, перерабатывали методом вакуумно-автоклавного формования при максимальной температуре 250 °С и давлении 7-10 ат (0,7-1 МПа). Фракция порошка связующего перед нанесением на углеродный наполнитель должна быть не более 315 мкм. Углепластик марки КМУ-8 при длительной эксплуатации при температуре 400 °С [22] снижает уровень физико-механических характеристик на 20-25%, обладает низкой пористостью, находящейся на уровне 0,5-2%. Несмотря на все преимущества данного материала, недостатком является высокая трудоемкость процесса получения мелкодисперсного порошка необходимой фракции для напыления в магнитном поле, что сказывается на себестоимости материала. Ограничение метода также состоит в том, что используются только электризуемые наполнители, на поверхности которых возможно создание электрического заряда. Углепластик марки КМУ-8 разработан и паспортизован специально для воздушно-космического самолета (ВКС) «Буран» - используется в секциях кромок крыла [23].
В середине 1980-х гг. во ФГУП «ВИАМ» на основе связующего марки СП-97с (разработка ОАО «Институт пластмасс») [24] разработан стеклопластик марки СТП-97с, обладающий повышенной термостойкостью в сочетании с высокими механическими характеристиками. Материал огнестоек, практически не выделяет дыма при воздействии пламени, нетоксичен. Из него изготавливают защитные кожухи и экраны двигателей, отсеки двигателей силовых установок, бортовые и оконные панели самолета, детали интерьера, панели воздухозаборника и шумопоглощения, детали электрораспределительных устройств и т. п.
-С* CTl
-о
£ О"
>
ч>
(Л
ю о ю
Высокотемпературные ПК'М, разработанные во ФГУП « ВИАМ»
Марка материала Годы разработки Рабочая температура, "С Состав (с в яз ую щее/наполнитель) Область применения
ГЖМ на основе полициануратных связующих
Серия углепластиков ВКУ-27 (ВКУ-27Л и ВКУ-27 TP) 2011 До 170 при обеспечении защиты от в лаг о насыщения Однонаправленная углеродная ткань полотняного плетения с поверхностной плотно стью -130 г/м2 и расплавное пошщиакуратное связующее марки ВСТ-1203 Для изготовления авиационных конструкций (в том числе высоконагруженных)
Углепластик ВКУ-42 2013 200 Углеродная равнопрочная ткань саржевого плетения (2x2) с поверхностной плотностью ~100г/м2 и полициануратное связующее марки ВСТ-32 Для изготовления деталей и агрегатов летательных аппаратов из гибридных угле-, органопластиков, в том числе элементов конструкции пылезащитного устройства и переходного канала вертолетного двигателя
Стеклопластик ВПС-41 2012 До 180 Стеклоткань марки Т-бО/2(ВМП)-4 и полициануратное связующее марки ВСЦ-14 Для изготовления деталей конструкционного и радиотехнического назначения перспективных самолетов во всеклиматических условиях
Стеклопчастик ВПС-47/7781 2013 До 160, в том числе при 160 в течение 2000 ч Равнопрочная стеклоткань сатинового плетения с поверхностной плотностью ~290 г/м3 и расплавное полициануратное связующее марки-ВСТ-1208 Для изготовления слабо- и средненагруженных авиационных конструкций
Углепластик ВКУ-48 2015 200 Углеродная равнопрочная ткань саржевого плетения (2x2) с поверхностной плотностью ~200 г/м- и полициануратное связующее марки ВСТ-1210 Для изготовления деталей конструкционного назначения
Электропроводящие покрыта ВЭП-1 иВЗП-2 2015 ISO Углеродные ткани с поверхностной плотностью порядка 200 и 280 г/м2 и полициануратное связующее марки ВСЦ-14 Для защиты от молниевых разрядов с параметрами 7=200 кА, £—>30 Кл и накопления статического электричества обшивок деталей и агрегатов из углепластика, выходящих на внешний контур планера перспективных изделий АТ
ПКМ на основе полиимидных связующих
Углепластик КМУ-8 1970-1980 До 250 Углеродная лента ЭЛУР-П и полиаминоимидное связующее ПАИС-104 Для изготовления створок отсека полезного груза для большого транспортного самолета «Буран»
Серия углепластиков КМУ-2 1970-1930 250 (кратковременно - до 300) Жгутовый и ленточные углеродные наполнители и полиимидное связующее серии СП-Р7 Для изготовления космических кораблей, планера самолета и высоко нагруженных ГТД
СТП-97С 1970-1980 300 Стеклоткань марки Т-10-80 и полиимидное связующее марки СП-У /с Для изготовления деталей интерьера, бортовых и оконных панелей самолета, отсеков двигателей силовьш установок, панелей воздухозаборника, защитных кожухов и экранов двигателей, деталей электрораспределительных устройств и т. п
СТП-97К 1970-1980 300 Стеклоткань марки Т-10-80 и полиимидное связующее марки СП-97К
Окончание табтцы
Марка материала Годы разработки Рабочая температура, Состав (связующее/наполнитель) Область применения
Углепластик ВКУ-14 2006 370 (кратковременно - до 400) Однонаправленная углеродная лента и макрогетер оциклическое связующее марки ИП-5 Для изготовления как б сочетании со стеклотекстолитом марки ВПС-Зб, так и без него термо-нагруженных изделий конструкционного назначения, в том числе шнрокохордных рабочих, ста-торных лопаток и других конструктивных элементов газотурбинных двигателей
Углепластик ВКУ-21 2011 300 Углеродная равнопрочная ткань с поверхностной плотностью ~400 г/м3 и полиимидное связующее марки СП-97к Для изготовления теплонагруженных деталей планера сверхзвуковых самолетов, подвергающийся нагреву от набегающего потока воздуха и от работы двигателя
Углепластик ВКУ-61 2020 До 320 Углеродная равнопрочная ткань марки ВтКУ-2.200 с поверхностной плотностью —200 г/м2 и полиимидное связующее марки ВС-51 Для изготовления теплонагруженных деталей конструкционного назначения (панели газогенератора)
Стеклопластик ВПС-72 2020 До 320 Стеклоткань марки Т-10 и полиимидное связующее марки ВС-51
"ЖМ на основе фталонитрильного связующего
Серий углепластиков ВКУ-38 2013-2014, 2018 300 (кратковременно - до 330) Жгутовый, ленточный, тканый углеродные наполнители, тканая преформа и фталонитриль-ное связующее марки ВСН-31 Для изготовления термо наг ружейных деталей н агрегатов в высоко- и средненагруженных авиационных конструкциях (корпусные детали двигателя, спрямляющие лопатки, входной направляющий аппарат ГТД, панели шумоглушения ИТ. д.).
Стеклопластики на основе кремнийорганических связующих
СОФА 1965-1975 300 в течение 2000 ч, 350 в течение 1000 ч, 600 в течение ¡0 мин Стеклоткань марки ТС-8/3-250 и кремнийорга-ническое связующее марки К-9ФА Для изготовления деталей радиотехнического назначения (радиопрозрачные носовые обтекатели ракетной техники, люки, вставки и т. п.).
СК-9ХК 1965-1975 300 в течение 2000 ч, 350 в течение 250 ч Стеклоткань марки КТ-11-С8/3-ТО и кремнийор-ганическое связующее марки К-9Х
СК-101 1965-1975 350 в течение 5 ч, 400 в течение 2 ч Стеклоткань марки КТ-11 и кремнийорганиче-ское связующее марки К-101
ВПС-52 2013 300 в течение 1000 ч Стеклоткань марки ТС-8/3-К-ТО н кремнийорга-ническое связующее марки К-9-70С
Основными недостатками стеклопластика марки СТП-97с являются низкие показатели экологической безопасности в процессе его переработки, повышенная пористость, а также высокая температура формования (350 °С). Конденсационный характер отверждения связующего марки СП-97с является причиной выделения значительного количества летучих продуктов. Высокая температура переработки [24] из-за отсутствия оборудования или его недешевой стоимости препятствует широкому использованию связующего при изготовлении конструкций. В частности, это относится к крупногабаритным конструкциям, выполненным, как правило, методами прессового или автоклавного формования.
Стремление уменьшить температуру отверждения без существенного понижения механической прочности, теплостойкости и огнестойкости послужило стимулом для исследования по модификации полиимидного связующего марки СП-97с. В результате разработано связующее марки СП-97К [24] с конечной температурой отверждения 170 °С. На основе данного связующего во ФГУП «ВИАМ» разработан стеклопластик марки СТП-97К [25]. В качестве армирующего наполнителя использовали стеклоткань марки Т-10-80 из стекла алюмоборосиликатного состава.
Стеклопластики на основе полиимидных связующих марок СП-97с и СП-97К нашли применение при изготовлении таких изделий, как панели воздухозаборника и шумопоглощения, отсеки двигателей силовых установок, экраны двигателей и защитные кожухи, детали электрораспределительных устройств и т. п. [25].
В конце 1970-х гг. разработан углепластик марки КМУ-2лп на основе растворного полиимидного связующего марки СП-97с и углеродной ленты ЛУ-П, предназначенный для работы при температуре 250 °С (кратковременно - до 300 °С). Формование углепластика проводили при температуре 200 °C и давлении ~10 ат (~1 МПа) в прессе с дальнейшей термообработкой в свободном состоянии в диапазоне температур от 250 до 400 °C. Пористость данного углепластика составляет 15%, в результате чего углепластик обладает низким уровнем механических характеристик, особенно при сдвиге, сжатии и малоцикловой усталости.
На основе макрогетероциклического связующего марки ИП-5 и однонаправленной углеродной ленты разработан углепластик марки ВКУ -14 для работы при температуре до 370 °С (кратковременно - до 400 °С), а также технология изготовления из него широкохордной лопатки вентилятора авиационного двигателя [22]. Порошкообразное связующее наносится на наполнитель в среде электростатического поля. Получение углепластика проводится методом прессового или автоклавного формования с дополнительной термообработкой при температуре 350 °С. Температура стеклования углепластика составляет не менее 400 °С. Углепластик марки ВКУ-14 обладает высокой механической прочностью и сохраняет ее на достаточном уровне (не менее 60%) при кратковременном и длительном воздействии температур при всех видах нагружения.
В стеклопластиках [26], работоспособных при температурах до 400 °С, применяют термостойкие связующие на основе кремнийорганических соединений [16], содержащие элементоорганические фрагменты, линейные или сетчатые карбо- и гетероциклические ароматические системы. Интерес к кремнийорганическим связующим обусловлен их высокой термоокислительной устойчивостью, хорошими диэлектрическими свойствами и пожаробезопасностью. При изготовлении высокотемпературных изделий на основе кремнийорганических связующих используют методы прямого прессования и пропитки под давлением в жестких формах, позволяющие обходиться без дополнительной механической обработки и обеспечивающие высокую стабильность геометрических размеров и свойств материала.
С применением кремнийорганических связующих [27] разработан ряд высокотемпературных стеклопластиков [16], рекомендованных для изготовления деталей радиотехнического назначения (радиопрозрачные носовые обтекатели ракетной техники, люки, вставки и т. п.). К числу недостатков, присущих данному классу материалов, относятся сравнительно невысокая прочность, особенно межслоевая, и высокие температуры переработки (250 °С и более).
Стеклопластики на основе органических и элементоорганических матриц могут длительно эксплуатироваться при температурах до 400 °С. Для создания более термостойких стеклопластиков применяются матрицы на основе неорганических связующих. Стеклопластики данного типа получают методом горячего прессования стеклянных наполнителей, пропитанных модифицированной композицией на основе алюмофос-фатного или алюмохромфосфатного связующего с различными порошкообразными наполнителями - плавленым кварцем, оксидом алюминия и др. По своей природе и устойчивости к длительному воздействию высоких температур стеклопластики данного типа больше соответствуют керамическому материалу. В то же время их производят по технологии, принятой для изготовления композиционных материалов, без высокотемпературного обжига. Эти материалы обладают сравнительно невысокой механической прочностью, однако выдерживают воздействие температур до 1100 °С.
Особое место в истории развития ПКМ занимает еще один класс конструкционных материалов - углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) [22], которые предназначены для изготовления теплонагруженных деталей планера гиперзвуковых и воздушно-космических летательных аппаратов, деталей сопловых блоков ракет, газотурбинных двигателей, тормозов самолетов, оснастки для металлургической промышленности и др. В 1980-х гг. в лаборатории «Полимерные композиционные материалы» ФГУП «ВИАМ» разработаны и паспортизованы такие уникальные в своем роде УУКМ «Гравимол» и «Гравимол-В», которые нашли применение специально для изготовления носового кока и секций носка крыла воздушно-космического самолета (ВКС) «Буран» [22].
В начале 2000-х гг. появились разработки материалов на основе полицианурат-ных связующих [28], обладающих ценным комплексом свойств для получения ПКМ с температурой эксплуатации до 200 °С и перерабатываемых по большей части получившими в то время распространение методами вакуумной инфузии или пропитки под давлением (RTM-технологии). Полицианураты обладают высокой температурой стеклования, низким значением диэлектрической проницаемости и высокими упруго-прочностными характеристиками. Однако в процессе исследований установлено, что ПКМ на основе полициануратных связующих имеют пониженную климатическую стойкость (впитывают влагу) [29], что ухудшает их физико-механические характеристики после воздействия климатических фактов и, как следствие, существенно ограничивает область их применения.
В 2013-2014 гг. разработаны состав и технология получения фталонитрильного связующего марки ВСН-31 и углепластиков серии ВКУ-38 [30] на его основе с применением равнопрочного тканого, жгутового, а также однонаправленного ленточного углеродных наполнителей с рабочими температурами до 300 °С (кратковременно - до 350 °С) [31]. Кроме того, разработана технология изготовления кольцевого элемента и лопатки для рабочего колеса центробежного компрессора (РКЦК) из указанных углепластиков (рис. 2). Температура плавления порошкового фталонитрильного связующего составила 180-190 °С, конечная температура формования углепластика на его основе 300 °С, температура дополнительной термообработки 350-375 °С, а температура стеклования углепластика >420 °С.
Рис. 2. Термостойкие материалы на основе связующего марки ВСН-31 (а): кольцевой элемент (б) и лопатки (в) рабочего колеса центробежного компрессора из углепластика (г)
В 2015 г. завершены работы по совершенствованию технологии изготовления РКЦК на основе термостойкого фталонитрильного связующего марки ВСН-31: разработана технология получения лопаточного элемента из объемно-армированной тканой преформы взамен тканого наполнителя, что позволит упростить технологический цикл изготовления изделия.
В 2017 г. разработано новое полиимидное связующее полимеризационного типа марки ВС-51 [32], позволяющее получить угле- и стеклопластики с рабочей температурой до 320 °С. Связующее предназначено для получения препрегов ПКМ как из раствора, так и с использованием расплавного метода. Температура стеклования углепластика на основе углеродной ткани марки ВТкУ-2.200, определенная методом динамического механического анализа, составляет 360-370 °С [33]. В настоящее время проводится разработка и в 2021 г. будет завершена паспортизация комплекса материалов (угле- и стеклопластиков) на основе связующего марки ВС-51 с рабочей температурой до 320 °С в интересах АО «ОДК-Авиадвигатель» - с целью внедрения данных материалов в перспективный двигатель ПД-35 [34].
В рамках работ по направлению высокотемпературных углепластиков продолжается разработка новых связующих, а также угле- и стеклопластиков на их основе: полиимидного связующего марки ВС-54 с рабочей температурой 250 °С для получения углепластиков по препреговой технологии; фенолтриазинового связующего марки ВС-55 с рабочей температурой 250 °С для получения углепластиков по безавтоклавной технологии (вакуумная инфузия, ЯТМ); бисмалеимидных связующих для получения углепластиков с широким диапазоном рабочих температур.
Заключения
Прошлое, настоящее и будущее в материаловедении - это непрерывное развитие и усовершенствование материалов, способов их переработки, а также получение качественных и монолитных изделий на их основе [35]. Увеличение доли ПКМ в конструкциях перспективных изделий аэрокосмической техники является современным трендом, борьбу за который ведут как зарубежные, так и отечественные компании.
Для внедрения материалов нового поколения в теплонагруженные элементы конструкций и, соответственно, увеличения доли ПКМ в новой авиационно-космической технике необходимо расширение температурного диапазона и повышение эксплуатационных характеристик этого класса материалов, что возможно реализовать путем разработки связующих различных классов [36], модификации их составов [37], подбора более термостойких армирующих наполнителей, а также повышения эксплуатационной надежности за счет снижения пористости и степени влагопоглощения ПКМ. Все эти задачи решают материаловеды по всему миру.
С начала 1970-х гг. и по настоящее время во ФГУП «ВИАМ» сформирован огромный научно-технический задел и разработана достаточно объемная номенклатура высокотемпературных ПКМ, которые позволяют применять различные технологии переработки и реализовывать широкий спектр свойств материалов в конечных изделиях [38].
Однако следует отметить, что у столь перспективно класса материалов есть один очень серьезный недостаток: для их переработки в изделия необходимо дорогостоящее оборудование и вспомогательные материалы [39], которыми обладают не все производственные площадки на территории РФ. Этот фактор является в настоящий момент сдерживающим для более активного продвижения высокотемпературных ПКМ на отечественный рынок и внедрения материалов в перспективные изделия авиационной техники.
В заключение также следует отметить, что, несмотря на достигнутые успехи, существует необходимость дальнейшего развития химической промышленности на территории Российской Федерации, а именно химической компонентной базы (отвер-дителей, мономеров, олигомеров и других химпродуктов) для производства, а также разработки новых отечественных высокотемпературных связующих и ПКМ на их основе для возможности реализации полной независимости от импорта.
Благодарности
Авторы выражают благодарность сотрудникам ФГУП «ВИАМ» - ведущему инженеру-технологу И.В. Зелениной, начальнику сектора М.И. Валуевой, начальнику лаборатории Р.Р. Мухаметову и ведущему инженеру М.А. Жаринову за вклад при разработке указанных в статье материалов.
Библиографический список
1. Каблов E.H. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/20719140-2015-0-1-3-33.
2. Каблов E.H. Композиты: сегодня и завтра // Металлы Евразии. 2015. №1. С. 36-39.
3. Гуняев Г.М. Конструирование высокомодульных полимерных композитов. М.: Машиностроение, 1977. 160 с.
4. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов. М.: Химия, 19S1. 232 с.
5. Гуняева А.Г., Сидорина А.И., Курносов А.О., Клименко О.Н. Полимерные композиционные материалы нового поколения на основе связующего ВСЭ-1212 и наполнителей, альтернативных наполнителям фирм Porcher Ind. и Toho Tenax // Авиационные материалы и технологии. 201S. №3 (52). С. 18-26. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-18-26.
6. Молчанов Б.И., Гудимов М.М. Свойства углепластиков и области их применения // Авиационная промышленность. 1997. №3-4. С. 58-60.
7. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16-21.
8. Каблов Е.Н. Конструкционные и функциональные материалы - основа экономического и научно-технического развития России // Вопросы материаловедения. 2006. №1. С. 64-67.
9. Сидорина А.И., Гуняева А.Г. Тканые армирующие углеродные наполнители для полимерных композиционных материалов (обзор) // Химические волокна. 2017. №2. С. 20-23.
10. Валуева М.И., Зеленина И.В., Жаринов М.А., Ахмадиева К.Р. Мировой рынок высокотемпературных полиимидных углепластиков (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №12 (84). Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI: 10.15577/2307-6046-2019-0-12-67-79.
11. Вавилова М.И., Кавун Н.С. Стеклопластики на основе цианэфирных связующих // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S2. С. 19-23. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s2-19-23.
12. Хмельницкий В.В., Шимкин А.А. Высокомолекулярные бензоксазины - новый тип высокотемпературных полимерных связующих (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №2 (74). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-2-43-57.
13. Связующие для ПКМ // ОНПП «Технология» имени А.Г. Ромашина: офиц. сайт. URL: https://technologiya.ru/files/1154/%D0%A 1 %D0%B2%D 1%8F%D0%B7%D 1 %83%D 1 %8E%D 1 % 89%D0%B8%D0%B5%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%9F%D0%9A%D0%9C.pdf (дата обращения: 12.10.2020).
14. Бисмалеимидные связующие // АО «ИНУМиТ»: офиц. сайт. URL: https://inumit.ru/rus/produkciya-i-uslugi/ugleplastiki/Resins/bismaleimides (дата обращения: 12.10.2020).
15. Курносов А.О., Раскутин А.Е., Мухаметов Р.Р., Мельников Д.А. Полимерные композиционные материалы на основе термореактивных полиимидных связующих // Вопросы материаловедения. 2016. №4. С. 50-62.
16. Давыдова И.Ф., Кавун Н.С. Пленочные кремнийорганические связующие для стеклопластиков // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S2. С. 15-18. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s2-15-18.
17. Продукция // ИТЕКМА.т: офиц. сайт. URL: https://itecma.ru/products (дата обращения: 12.10.2020).
18. Валуева М.И., Зеленина И.В., Ахмадиева К.Р., Жаринов М.А., Хасков М.А. Разработки ФГУП «ВИАМ» в области высокотемпературных углепластиков: направления и перспективы // Материалы IV Всерос. конф. «Роль фундаментальных исследований при реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» (г. Москва, 28 июня 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 71-76. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
19. Каблов Е.Н. Материалы и технологии ВИАМ для «Авиадвигателя» // Пермские авиационные двигатели. 2014. №31. С. 43-47.
20. Каблов Е.Н. Роль химии в создании материалов нового поколения для сложных технических систем // Тез. докл. ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Екатеринбург: УрО РАН, 2016. С. 25-26.
21. Гуляев И.Н., Власенко Ф.С., Зеленина И.В., Раскутин А.Е. Направления развития термостойких углепластиков на основе полиимидных и гетероциклических полимеров // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №1. Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 14.10.2020). D0I:10.15577/2307-6046-2014-0-1-4-4.
22. Раскутин А.Е. Термостойкие углепластики для конструкций авиационной техники, эксплуатирующихся при температурах до 400 °С: дис. ... канд. техн. наук. М., 2007. 166 с.
23. Гуняев Г.М., Раскутин А.Е., Гуняева А.Г. Полимерные композиционные материалы в конструкциях ВСК «Буран» // Сборник тезисов докладов XX Междунар. науч.-техн. конф. «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» (г. Обнинск, 2013 г.). М.: ОНПП «Технология», 2013. С. 65-67.
24. Продукция // АО «Институт пластмасс имени Г.С. Петрова»: офиц. сайт. URL: https://www.instplast.ru (дата обращения: 12.10.2020).
25. Давыдова И.Ф., Кавун Н.С. Полиимидный стеклотекстолит с пониженной температурой отверждения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №2. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-9-9.
26. Курносов А.О., Вавилова М.И., Мельников Д.А. Технологии производства стеклянных наполнителей и исследование влияния аппретирующего вещества на физико-механические характеристики стеклопластиков // Авиационные материалы и технологии. 2018. №1 (50). С. 64-70. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-64-70.
27. Краев И.Д., Попков О.В., Шульдешов Е.М., Сорокин А.Е., Юрков Г.Ю. Перспективы использования кремнийорганических полимеров при создании современных материалов и покрытий различных назначений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №12 (60). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI:10.15577/2307-6046-2017-0-12-5-5.
28. Гусева М.А. Циановые эфиры - перспективные термореактивные связующие (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. №2 (35). С. 45-50. DOI: 10.18577/2071-91402015-0-2-45-50.
29. Мишуров К.С., Павловский К.А., Имаметдинов Э.Ш. Влияние внешней среды на свойства углепластика ВКУ-27Л // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №3 (63). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 09.10.2020). DOI: 10.18577/2307-60462018-0-3-60-67.
30. Зеленина И.В., Гуляев И.Н., Кучеровсвкий А.И., Мухаметов Р.Р. Термостойкие углепластики для рабочего колеса центробежного компрессора // Труды ВИАМ: электрон. науч. -техн. журн. 2016. №2 (38). Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-2-8-8.
31. Раскутин А.Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 349-367. DOI 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367.
32. Способ получения расплавных полиимидных связующих полимеризационного типа: пат. 2666734 Рос. Федерация. №2017135540; заявл. 05.10.17; опубл. 12.09.18.
33. Жаринов М.А., Шимкин А.А., Ахмадиева К.Р., Зеленина И.В. Особенности и свойства рас-плавного полиимидного связующего полимеризационного типа // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №12 (72). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-46-53.
34. Колпачков Е.Д., Вавилова М.И., Курносов А.О., Гуняева А.Г. Стеклопластики на основе термореактивных полиимидных связующих // Полимерные композиционные материалы нового поколения для гражданских отраслей промышленности: материалы Всерос. науч.-техн. конф. (г. Москва, 23 октября 2020 г.). М.: ВИАМ, 2020. С. 31-41.
35. Скудра А.М., Булаве Ф.Я. Прочность армированных пластиков. М.: Химия, 1982. 216 с.
36. Кузнецов А.А., Семенова Г.К. Перспективные высокотемпературные термореактивные связующие для полимерных композиционных материалов // Российский химический журнал. 2010. Т. 53. №4. С. 86-96.
37. Ваганов Г.В., Юдин В.Е., Елоховский В.Ю., Мягкова Л.А., Светличный В.М., Иванькова Е.М. Углепластики на основе порошковых полиимидных связующих, модифицированных углеродными наноконусами // Полимерные материалы и технологии. 2015. Т. 1. №1. С. 38-44.
38. Михайлин Ю.А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.
39. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8-13.
