Размер шрифта Цветовая схема Изображения
/ / Новый метод получения прекурсоров разработали нижегородские ученые
Новый метод получения прекурсоров разработали нижегородские ученые
24 января 2019


Учёные Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) разработали новый метод получения полимерного сырья (прекурсоров) для создания углеродного волокна, применяемого в высокотехнологичных отраслях промышленности. Об этом сообщает пресс-служба вуза.

Углеродное волокно является важным конструкционным материалом. Благодаря высокой прочности, не уступающей металлическим сплавам, в сочетании с низким удельным весом и высокой окислительной стабильностью оно является незаменимым авиа- и судостроении, строительстве, медицине, спортивной индустрии, а также в других высокотехнологичных отраслях промышленности.

Основным способом получения углеродного волокна является термическая обработка синтетических волокон, получаемых из полимеров на основе акрилонитрила. Качество готового углеродного волокна и его прочностные характеристики в значительной степени зависят от состава и молекулярно-массовых характеристик исходного полимерного сырья (прекурсоров), из которого производится вытяжка волокна. Таким образом, важными задачами в области синтеза прекурсоров для углеродных волокон являются поиск новых композиций для сополимеризации, а также разработка эффективных методов проведения ее полимеризации, позволяющих контролировать значения молекулярной массы получаемых образцов.

По словам заведующего научно-исследовательской лаборатории органического синтеза и радикальных процессов Университета Лобачевского Ивана Гришина, работа учёных ННГУ посвящена разработке нового метода получения сополимера акрилонитрила, позволяющего получать прекурсор для высококачественных углеродных волокон с высокими прочностью и модулем упругости. Для получения указанных сополимеров акрилонитрила был впервые применена контролируемая радикальная полимеризация по механизму с переносом атома (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP) с использованием в качестве катализатора комплекса бромида меди. Благодаря высокой эффективности инициирования и пофрагментарному росту цепи указанный метод позволяет получать узкодисперсные сополимеры с заданными значениями молекулярной массы.

В результате проведенных экспериментов были получены образцы со значениями молекулярной массы более 70 кДа и узким молекулярно-массовым распределением, что соответствует требованиям, предъявляемым к сополимерам, перерабатываемым в высокопрочные углеродные волокна. Важными достоинствами предложенного метода является использование катализатора в концентрации на уровне сотых долей процента, а также высокая скорость протекания процесса, что обусловлено использованием в качестве активатора глюкозы.

В процессе работы были получены сополимеры, характеризующиеся высокой степенью композиционной однородности, заранее заданным составом и значением молекулярной массы. Использование в качестве сырья сополимеров, полученных по разработанной методике, вместо сополимеров, применяемых в настоящее время, позволит добиться более высокой прочности получаемых углеродных волокон, что в свою очередь позволит им выдерживать более высокие нагрузки без разрушения или уменьшить массу изделия при сохранении тех же механических характеристик, что особенно важно в авиации и спортивной индустрии. Учёными ННГУ уже получен патент на изобретение, еще одна заявка направлена в Роспатент.

Также налажены контакты с промышленными предприятиями, занимающимися производством углеродных волокон и изделий из них, они заинтересованы в результатах нижегородских учёных.

Оригинал материала