Технологический суверенитет в области композиционных материалов для самолетостроения стал на шаг ближе. Новые бензоксазиновые связующие, разработанные в РХТУ, прошли этап апробации на производстве АО ЮМАТЕКС
Создание высокотехнологичных связующих из отечественного сырья – главная задача, которую решает наука для композитной отрасли в наше время. Так ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева нашли выход в использовании бензоксазинов – однокомпонентных связующих, способных отверждаться при нагревании.
На мировом рынке бензоксазины появились с 2008 года и в настоящее время уверенно заняли свою нишу. В России же бензоксазинами пробовали заниматься единицы, и только с 2019 года начались полноценные комплексные исследования и разработки под руководством Сиротина И.С.
К ключевым особенностям, выделяющим бензоксазины среди их аналогов в виде фенолформальдегидных и эпоксидных смол, относят низкую горючесть, практически нулевую усадку, отверждение без выделения летучих и возможность производства из полностью российского сырья.
Сейчас научный коллектив имеет за плечами экспериментальные образцы связующего, препрега и композита из бензоксазина. Установлены основные особенности регулирования технологических и эксплуатационных свойств связующего и композита соответственно.
В июле 2022 года успешно завершился этап разработки низкотемпературной бензоксазиновой матрицы для предприятия АО «ЮМАТЕКС». Исследователям удалось повысить энергоэффективность технологических процессов за счет снижения температуры формования. Создание бензоксазинов с низкой температурой отверждения – катализ бензоксазинов – одна из самый трудных задач этой предметной области. Обычно бензоксазиновые мономеры отверждаются при температурах 200°С и выше. Ученым из РХТУ удалось снизить температуру отверждения до 150°С.
В компании ЮМАТЕКС бензоксазиновые композиты к 2024 году планируют использовать при создании элементов обшивки салона воздушного судна российского лайнера МС-21. Также новые смолы найдут применение в транспортном машиностроении, строительстве и электронной технике. «Препреги на бензоксазиновом связующем станут важной частью продуктового портфеля Юматекс, который позволит нам быть конкурентоспособными не только на отечественном, но и на мировом рынке авиационных композитов», - Юрий Свистунов, заместитель генерального директора, технический директор АО «ЮМАТЕКС», директор R&D центра ЮМАТЕКС-РХТУ.
Стоит отметить, что за такими прикладными коммерческими разработками всегда стоит большая научная работа.
С 2019 года фундаментальные исследования бензоксазинов под руководством Сиротина И.С. ведутся при поддержке Российского научного фонда. Ученым удалось разработать методики синтеза новых бензоксазиновых мономеров на основе диаминов различного строения и с содержанием фосфор-азотного фрагмента, а также установить некоторые важнейшие химические закономерности взаимодействия исходных реагентов. По тематике работ опубликовано 9 статей в рецензируемых зарубежных и российских журналах. Сиротин И.С. уверен, что полученные результаты его научного коллектива являются энергичным началом большого фундаментального направления исследований бензоксазинов в России, которые приведут к значительному изменению рынка связующих для идустрии. Перед учеными стоят амбициозные цели по установлению механизмов полимеризации бензоксазинов различного строения, и выявление их влияние на формирование результирующей полимерной сетки полибензоксазинов, определение их структуры. На международной конференции по бензоксазинам в 2021 году профессором Ишидой, пионером в области бензоксазинов, и Сиротиным И.С. были обозначены актуальные научные вопросы полимеризации бензоксазинов, которые и легли в основу нового ряда исследований.
