Skip to Content

КЛЕИ ДЛЯ АРКТИКИ

Ученые Института технической химии УрО РАН — филиала Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН — разрабатывают клеи промышленного назначения, которые могут эксплуатироваться в условиях Арктики, обладают водо- и морозостойкостью, устойчивостью к повышенным нагрузкам. Ноу-хау в том, что получаемые образцы клеевых композиций сочетают преимущества полиуретанов и эпоксидных смол. Исследование проводится в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». Подробнее о ходе работ корреспондент «НУ» поговорил с руководителем проекта, директором института доктором технических наук Владимиром Стрельниковым.
— Владимир Николаевич, как вы с коллегами вышли на это направление исследований?
— Одно из направлений нашего института — полимерное материаловедение, в том числе разработка и исследование полимерных композиций, получаемых по олигомерной технологии, т.е. с использованием промежуточных полупродуктов с невысокой молекулярной массой. Этим мы занимаемся практически с первых дней существования ИТХ. 
Современные клеи и герметики находят широкое применение в самых разных областях и используются, в частности, в строительстве, упаковке, производстве мебели и автомобилей, текстильной и авиапромышленности и т.д. Они применяются для обработки поверхности деталей, собираемых в единую конструкцию с помощью клеевых или адгезионных соединений. В зависимости от требований, которые предъявляются к материалу клея, он может изготавливаться как на основе неорганических связующих, например, жидкого стекла, так и органических. К последним относится подавляющее большинство используемых в настоящее время клеев.

Ученые нашего института разработали широкую гамму достаточно эффективных клеев, используемых в самых разных областях народного хозяйства. В частности, это клеевые композиции для обувной промышленности, составы для повышения адгезии полиуретанов к несущей стальной арматуре в приводных ремнях оборудования текстильного производства, быстроотверждающиеся монтажные клеи для сборочных линий домов на основе цементностружечных плит, композиции для склейки стеклопластиковых труб и так далее.
Такие результаты неслучайны, поскольку сотрудники института накопили большой опыт и знания в получении самых разнообразных олигомеров, способных отверждаться в заданных условиях с необходимой адгезией склеиваемых материалов, и имеют широкий спектр применения.
— В чем особенность нынешней разработки?
— Когда мы только начинали работы по морозостойким клеям, параллельно уже выполняли проект, связанный с программой «Арктика» Уральского отделения РАН. В его рамках мы разрабатывали полиуретановые составы с температурой стеклования ниже -70°С. Известно, что при температурах ниже температуры стеклования полимеры находятся в достаточно хрупком состоянии, поэтому для эластомеров чем ниже находится точка стеклования, тем лучше. Помимо морозостойкости исследуемые составы показали также неплохие механические характеристики. Поэтому, когда встал вопрос о морозостойких клеях, в качестве основы мы использовали уже исследованные нами перспективные олигомеры. Не секрет, что многие клеи делаются на эпоксидной основе, придающей хорошую адгезию к металлам. Поэтому мы взяли наш полиуретановый олигомер, присоединили к нему с помощью химической реакции концевые эпоксидные группы и получили тот олигомер, который, с одной стороны, был полиуретановым, а с другой — содержал эпоксидные группы. В итоге, совмещая в себе два важнейших свойства — морозостойкость и хорошую адгезию к металлам, он и стал основой перспективных клеевых композиций «арктического направления». 
В прошлом году мы занимались исследованием и разработкой различных по составу образцов новых материалов, а также изучали их физико-механические и технологические характеристики. Изучение свойств полученных образцов с точки зрения специфических требований, которые могут предъявляться к клеям в условиях Арктики, — это уже работа нынешнего, 2019 года. Для этих целей мы спроектировали стенды для испытания получаемых материалов на вибростойкость, знакопеременные нагрузки и другие параметры.
— Полученные образцы отличаются по составу?
— Конечно. Клей двухкомпонентный, то есть при его приготовлении используется компонент «А» и компонент «Б» (отвердитель). Мы проводим исследования и ставим эксперименты как с компонентом «А», представляющим собой смесь различных эпоксидсодержащих олигомеров и наполнителей, так и с компонентом «Б», состав которого подбирается на основе алифатических аминов. Кроме того, исследуем прочность, эластичность, время отверждения. Другими словами, изучаем весь комплекс физико-механических и эксплуатационных характеристик и подбираем составы, соответствующие предъявляемым требованиям. При этом никто не снимает основного условия — чтобы это все отверждалось при температурах, близких к комнатной.
— Предполагается, что разрабатываемый клей будет пригоден для применения в экстремальных условиях. О каких примерах идет речь?
— Рядовой потребитель, приходя в магазин строительных материалов, рассчитывает на то, что за сравнительно небольшие деньги он купит более-менее подходящий клей или герметик для ремонта квартиры или предметов домашнего обихода. Однако когда мы переходим от обычных бытовых требований к жестким условиям эксплуатации, например, в арктическом климате, оказывается, что многие известные клеи для таких задач непригодны. 
Еще в конце 1980-х годов одному из морских инженеров пришла мысль, что дорогостоящий ремонт валов силовых установок крупных кораблей можно попытаться проводить в море без захода в порты. А один день портового обслуживания для танкеров оборачивается сотнями тысяч долларов. Такова предыстория появления, например, клеевых ремонтных композиций, называемых «мультиметаллом». Они отличаются точно подобранными соотношениями между отдельными фракциями наполнителя, улучшенной адгезией к металлам и надежностью отверждения без применения повышенных температур. Стоимость «мультиметаллов» достигает одной тысячи евро за килограмм. Но расходы на ремонт с использованием такого дорогого клея на два порядка ниже затрат на простой судна в портовом доке.
Освоение Арктики, природных ресурсов Сибири и Дальнего Востока требует создания новых материалов, которые позволили бы оперативно проводить монтаж и сборку производственных и бытовых объектов в условиях короткого и прохладного лета, выдерживать перепады температур и вместе с тем гарантировать высокие функциональные требования, в том числе к прочности склейкисоединяемых материалов и изделий.
— В проекте у вас заявлен индустриальный партнер…
— С ЗАО «Адсорбер» у нас выстроено многолетнее сотрудничество. Продукция, которую выпускает предприятие — а это станции и модули водоподготовки и водоочистки, — находит широкое применение в условиях крайнего Севера. И, конечно, клеевые композиции, эффективно работающие в условиях низких температур, для них чрезвычайно актуальны.  
— Каковы дальнейшие перспективы исследования?
— За полтора года, прошедшие с начала реализации проекта по созданию морозостойких клеев, разработаны не только эффективные композиции клеев, но и лабораторный комплекс оборудования для стендовых испытаний, отработаны детали технологии будущего производства нового материала, идет подготовка к расширенным испытаниям на стойкость к действию климатических факторов, вибрации, старению.
Интересно отметить, что работа по проекту многое дает для развития и повышения научного потенциала молодых ученых и аспирантов, вовлеченных в этот процесс. Они видят, что результаты фундаментальных научных исследований, которые публикуются в высокорейтинговых научных журналах, могут быть также востребованы реальным сектором экономики в народном хозяйстве страны. Это тем более важно, что данная разработка может эффективно использоваться в условиях Арктического региона, освоению которого придается в последние годы чрезвычайно важное значение.
Беседу вел Павел КИЕВ
Фото на с.3: вверху —
В.Н. Стрельников;
в центре — научный сотрудник Алексей Слободинюк и инженер Анна Савчук определяют характеристики промежуточных олигомеров на гель-хроматографе;
внизу — инженер Татьяна Истомина исследует термомеханические свойства отвержденных клеев
 
Год: 
2019
Месяц: 
март
Номер выпуска: 
4
Абсолютный номер: 
1190
Изменено 12.03.2019 - 11:18


2012 © Российская академия наук Уральское отделение
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
makarov@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47