Лаборатория "Полимерные композитные материалы в судостроении"

Лаборатория "Полимерные композитные материалы в судостроении"

Лаборатория функционирует в Херсонской государственной морской академии при кафедре транспортных технологий.

Работа за ЭПР-спектрометром

Цель деятельности Лаборатории:

  • установить основные закономерности влияния энергетических полей и природы наполнителей на механизм структурообразования полимерных композитов и выдать рекомендации по созданию на их основе функциональных покрытий для защиты технологического оборудования от коррозии и износа;
  • поиск и проверка рабочих гипотез о связях основных физико-механических  и теплофизических свойств композитов и разработка программного обеспечения для их проверки численными экспериментами.

Результатом разработок должна стать возможность прогнозирования с приемлемой для практики точностью одного или нескольких свойств композита на основании знания других достаточно хорошо исследованных.

Научное и практическое направление деятельности:

Разрывная машина УМ-5

  • разработка новых технологий и материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками для защиты корпусов судов;
  • исследование влияния воздействия физических полей на свойства композитных материалов;
  • нанокомпозиты и нанотехнологии в современной промышленности;
  • использование информационных технологий при моделировании сложных систем и прогнозировании их свойств.


Задачи исследований:

ИК-спектрометр IRAffinity-1 (Япония)

  • разработать методологические подходы к исследованию влияния энергетических полей (магнитного, ультразвукового, ультрафиолетового излучения) на свойства полимерных композитов;
  • установить механизмы межфазового взаимодействия дисперсных и волокнистых наполнителей с полимерным связывающим на нано-, микро- и макроуровнях;
  • исследовать влияние природы наполнителя на характеристики структуры внешних поверхностных слоёв на границе раздела фаз «полимер – наполнитель» (плотность, степень сшиваемости, геометрические размеры);
  • выдать рекомендации по созданию на основе разработанных композитов защитных покрытий разного функционального назначения и осуществить их внедрение в промышленность.  

На данный момент лаборатория обеспечена современным технологическим оборудованием для исследования структуры (ЕПР- и ИК-спектроскопия), физико-механических (разрывная машина, прибор Товарова, прибор Сокслетта, ротационный вискозиметр), теплофизических (теплостойкость, ДТА, ДТГ, ТКЛР, диэлектрические характеристики) свойств и износостойкости (машина трения) полимерных композитных материалов. 

Одним из проектов, над которым работает лаборатория сегодня, является разработка модифицированных энергетическими полями эпоксидных композитных материалов для покрытий в судостроении.

ИДЕЯ ИННОВАЦИИ

Идеей проекта является исследование влияния физической природы наполнителей, магнитной обработки, ультразвукового и ультрафиолетового облучения композиций на предварительной стадии формирования материалов на физико-механические, теплофизические свойства, коррозионную стойкость и износостойкость защитных покрытий. С целью определения и оптимизации состава покрытий и режимов магнитной обработки, ультразвукового и ультрафиолетового облучения, а также прогнозируемого регулирования структуры и свойств гетерогенных материалов в работе предусмотрено разработать и обосновать механизм управления взаимодействием на границе раздела фаз "основа - полимеркомпозитное покрытие". В работе планируется предложить методы управления адгезионными, коррозионными, физико-механическими свойствами и износостойкостью гетерогенных материалов путем введения наполнителей различной магнитной природы. На основе проведенных исследований планируется разработать новые эпоксикомпозитные покрытия для защиты технологического оборудования от коррозии и износа.

ПРОДУКТ

Вискозиметр BRUKFIELD (Германия)

На основе проведенных исследований и полученных результатов созданы новые композитные материалы и покрытия на их основе с прогнозируемыми эксплуатационными характеристиками для защиты технологического оборудования от коррозии и износа.

Разработаны новые материалы, методы и способы повышения коррозионной стойкости и износостойкости защитных покрытий, имеющих приоритетный характер, и защищены патентами Украины. Многослойные покрытия на основе эпоксикомпозитных материалов обеспечивают высокие показатели работоспособности и пригодны для защиты поверхностей конструктивных элементов механизмов от воздействия агрессивных сред и гидроабразива.

Внедрение результатов разработки возможно на всех судостроительных заводах Херсонской области, занимающихся вопросами испытания элементов конструкций, аспектами повышения антикоррозионных характеристик и износостойкости технологического оборудования. Кроме того, внедрить результаты работы возможно на предприятиях химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, радиолокационной промышленности и машиностроения с целью увеличения ресурса работы оборудования.

ПРОБЛЕМА / ВОЗМОЖНОСТЬ

Сегодня недостаточно внимания уделено разработке новых эпоксикомпозитов при модификации как ингредиентов, так и композиций, внешними энергетическими полями на начальных стадиях их формирования. Это открыло принципиально новые возможности в создании новых защитных покрытий с повышенными характеристиками. Поэтому исследование процессов сшивания эпоксикомпозитов под воздействием магнитного поля, ультразвукового и ультрафиолетового облучения для улучшения эксплуатационных характеристик защитных покрытий является актуальной задачей современного материаловедения.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ультразвуковая установка УЗДН-А (Россия)

Преимуществом разработки над зарубежными и отечественными аналогами является учет основных факторов агрессивных сред, где эксплуатируется технологическое оборудование, и разработка материалов, которые в комплексе имеют высокие показатели физико-механических, теплофизических свойств, коррозионной стойкости и износостойкости. Технологический процесс формирования полимерных композитных материалов будет соответствовать уровню подобных технологий, которые разрабатываются научно-исследовательскими институтами Беларуси, Прибалтики, России, Германии, США и Японии.

Все ингредиенты композитных материалов и защитных покрытий на их основе (эпоксидная смола, пластификаторы, наполнители) имеются в Украине. При этом, такие дисперсные наполнители, как красный и коричневый шламы, газовая сажа, феррит являются отходами промышленных предприятий, что позволяет утверждать об экономической эффективности внедрения новых материалов.

Кроме того, сотрудниками Херсонской государственной морской академии разработано и имеется в наличии технологическое оборудование (установка для магнитной обработки, ультразвуковой и ультрафиолетовый облучатель) для обработки олигомерных композиций внешними энергетическими полями.

ВНЕДРЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ОБЕСПЕЧИВАЕТ

  • повышение коррозионной стойкости оборудования в 2.5-2.7 раз;
  • устойчивость к износу 2.0-2.2 раза;
  • увеличение межремонтного периода работы в 3.0-3.5 раз

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Внедрение результатов разработки возможно на всех судостроительных заводах Херсонской области, занимающихся вопросами испытания элементов конструкций, аспектами повышения антикоррозионных характеристик и износостойкости технологического оборудования. Кроме того, внедрить результаты работы возможно на предприятиях химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, радиолокационной промышленности и машиностроения с целью увеличения ресурса работы оборудования.

Научный руководитель лаборатории

Букетов Андрей Викторович
д.т.н., профессор


Заведующий лабораторией

Алексенко Виктор Леонидович
старший научный сотрудник


КОМАНДА:

  • Васильченко Геннадий Юрьевич, к.п.н, доцент
  • Агеев Максим Сергеевич, к.т.н., доцент
  • Молчанов Алим Алексеевич, к.т.н., доцент
  • Скирденко Олег Иванович, к.т.н., доцент
  • Пирог Алла Петровна, аспирант
  • Скирденко Вадим Олегович, аспирант
  • Букетова Наталья Николаевна, аспирант
  • Браило Николай Владимирович, аспирант
  • Сапронов Александр Александрович, аспирант


Информационные плакаты: