ИСТИНА

Проект направлен на решение научной проблемы по разработке технологии безотходного производства изделий из полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера, в частности при низких температурах (до -70ºС) по твердофазным технологиям формования. Переработка порошков ПТФЭ в изделия - это сложный и относительно малопроизводительный процесс, в результате которого получают заготовки, которые для получения изделия в «размер» подвергаются дополнительной механической обработке. Необходимость дополнительной механической обработки изделий ведет к появлению отходов, составляющих до 90 % массы исходной заготовки, которые практически не подвергаются вторичной переработке по причине неплавкости полимера. Кроме того, механическая обработка приводит к получению недостаточно качественных изделий с относительно большой шероховатостью, к местным перегревам и перенапряжениям, которые при эксплуатации в различных условиях могут привести к охрупчиванию материала и выходу из строя изделия. Изготовление таких сложных и ответственных деталей, как уплотнители, подшипники скольжения, сальники, пыльники для горнодобывающей техники, технологического оборудования требует специальных технологий, направленнных на обеспечение заданных свойств композитам. В связи с этим разработка ресурсосберегающей твердофазной технологии формования изделий из ПТФЭ и композитов на его основе является актуальной задачей. Актуальность ее определяется еще и тем, что разработка технологии изготовления изделий сложной формы из ПТФЭ позволяет как снизить потери дорогостоящего сырья, так и повысить качество разрабатываемых материалов. Намеченная программа исследований важна в связи с разработкой экологически чистых и ресурсосберегающих технологических процессов твердофазной технологии по получению разнообразных полимерных изделий конструкционного и функционального назначения. Информация, полученная при исследовании закономерностей твердофазной технологии формования органических материалов, имеет фундаментальный характер. Она способствует развитию представлений о механизмах пластической деформации твердых материалов, что является в настоящее время предметом детального изучения в силу их важного теоретического и прикладного значения (несмотря на большой объем исследований, выполняемых в данном направлении, полное всестороннее понимание механизмов этих процессов до сих пор не достигнуто). Данный проект представляет попытку рассмотреть комплекс междисциплинарных задач: структурная макрокинетика, материаловедение, реология порошковых материалов и механика сплошных и дисперсных систем. Поставленные в настоящем проекте задачи структурной реологии в технологии процессов твердофазных технологий являются принципиально новыми. Учитывая опыт исполнителей Проекта в исследовании процессов твердофазных технологий в сочетании с различными вариантами силовых воздействий и реодинамики, есть все предпосылки для решения поставленных в проекте фундаментальных и практических проблем. Для осуществления Проекта планируется использование компьютерных технологий и разработка методов математического моделирования для разработки и совершенствования технологических процессов твердофазной экструзии полимерных композиционных материалов. Резкое снижение материальных и энергетических затрат в результате сокращения или исключения стадий нагрева и охлаждения материала в технологическом цикле формования изделий приведет к экономической эффективности и удешевлению технологии переработки композитов на основе ПТФЭ. Кроме того, разрабатываемые новые твёрдофазные технологии позволяют регулировать и оптимизировать комплекс основных эксплуатационных свойств изделий и получать готовые изделия с необходимыми физико-механическими характеристиками для тех или иных областей применения. Таким образом, новизна планируемых в проекте результатов связана с тремя основными фундаментальными составляющими Проекта: развитие структурной реологии полимерных материалов и технологические методы получения изделий; исследование вязкоупругопластических и деформационно-прочностных свойств новых композитов и математическое моделирование их поведения; разработка ПКМ триботехнического и уплотнительного назначения на основе ПТФЭ, пригодных для твердофазного формования.

The project is aimed at solving the scientific problem of developing a technology for waste-free production of products from polymer composite materials based on polytetrafluoroethylene (PTFE), operated in the Far North, in particular at low temperatures (up to -70 ° C) using solid-phase molding technologies. The processing of PTFE powders into articles is a complex and relatively low-productivity process, as a result of which blanks are obtained, which are subjected to a dditional mechanical processing to obtain a "size" product. The need for additional mechanical processing of products leads to the appearance of waste, accounting for up to 90% of the mass of the original workpiece, which is practically not recyclable due to the infusibility of the polymer. In addition, mechanical processing leads to the production of insufficiently high-quality products with a relatively large roughness, to local overheating and overvoltages, which, when used in various conditions, can lead to embrittlement of the material and failure of the product. The manufacture of such complex and critical parts as seals, plain bearings, oil seals, anthers for mining equipment, technological equipment requires special technologies aimed at ensuring the desired properties of composites. In this regard, the development of a resource-saving solid-phase technology for molding products from PTFE and composites based on it is an urgent task. Its relevance is also determined by the fact that the development of a technology for manufacturing products of complex shape from PTFE allows both to reduce the loss of expensive raw materials and to improve the quality of the materials being developed. The planned research program is important in connection with the development of environmentally friendly and resource-saving technological processes of solid-phase technology for obtaining a variety of polymer products for structural and functional purposes. The information obtained in the study of the regularities of the solid-phase technology of molding organic materials is of fundamental nature. It contributes to the development of ideas about the mechanisms of plastic deformation of solid materials, which is currently the subject of detailed study due to their important theoretical and applied significance (despite the large amount of research carried out in this direction, a complete comprehensive understanding of the mechanisms of these processes has not yet been achieved). This project is an attempt to consider a complex of interdisciplinary problems: structural macrokinetics, materials science, rheology of powder materials, and mechanics of continuous and dispersed systems. The problems of structural rheology in the technology of solid-phase technologies set in this project are fundamentally new. Taking into account the experience of the Project executors in the study of solid-phase technologies in combination with various options for force effects and rheodynamics, there are all the prerequisites for solving the fundamental and practical problems posed in the project. For the implementation of the Project, it is planned to use computer technologies and develop methods of mathematical modeling for the development and improvement of technological processes for solid-phase extrusion of polymer composite materials. A sharp decrease in material and energy costs as a result of reducing or eliminating the stages of heating and cooling the material in the technological cycle of molding products will lead to economic efficiency and cheaper technology for processing composites based on PTFE. In addition, the new solid-phase technologies being developed make it possible to regulate and optimize a set of basic operational properties of products and to obtain finished products with the necessary physical and mechanical characteristics for certain areas of application. Thus, the novelty of the results planned in the project is associated with three main fundamental components of the Project: the development of the structural rheology of polymer materials and technological methods for obtaining products; research of viscoelastoplastic and deformation-strength properties of new composites and mathematical modeling of their behavior; development of PCM for tribotechnical and sealing purposes based on PTFE, suitable for solid-phase molding.

В рамках проекта будут разработаны новые композиционные материалы на основе политетрафторэтилена, модифицированные различными наполнителями, такими как углеродные нанотрубки, углеродные волокна, слоистые силикаты, и т.д., со свойствами адаптации к заданным условиям эксплуатации. Кроме того, будут разработаны новые технологии создания полимерных композитов методом твердофазной экструзии, учитывающие оптимальные давления, температуру и концентрацию наполнителей в зависимости от состава разработанных композитов. На основе проведенных исследований будет создана математическая модель, описывающая технологические особенности переработки композитов и поведения разработанных материалов при внешних воздействиях. The project will develop new composite materials based on polytetrafluoroethylene, modified with various fillers, such as carbon nanotubes, carbon fibers, layered silicates, etc., with the properties of adaptation to specified operating conditions. In addition, new technologies will be developed for creating polymer composites by solid-phase extrusion, taking into account the optimal pressures, temperature and concentration of fillers, depending on the composition of the developed composites. Based on the research carried out, a mathematical model will be created that describes the technological features of the processing of composites and the behavior of the developed materials under external influences.