Когда российская наука вдруг решает, что ей пора сделать что-то полезное, результат может быть впечатляющим. Ученые из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН и РТУ МИРЭА, вдохновившись своими многолетними исследованиями и чужими находками, предложили аналитический подход к прогнозированию оптимального режима отверждения термореактивных систем. И, о чудо, это избавляет от необходимости проводить бесчисленные эксперименты, позволяя рассчитывать оптимальные параметры для новых систем. Оптимизация режима отверждения, как оказалось, улучшает качество и срок службы полимерных материалов и покрытий. Кто бы мог подумать?
Эпоксидные материалы, благодаря своей стойкости и прочности, стали неотъемлемой частью промышленности. Но хитрость в том, чтобы они отвердевали полностью, а не частично, как это часто бывает с российской бюрократией. Если материал отвердевает при температуре ниже максимальной температуры стеклования, то даже не надейтесь, что он раскроет весь свой потенциал — как чиновники, которые обещают одно, а делают совсем другое.
«Если при комнатной температуре отверждать композицию с максимально достижимой температурой стеклования, скажем, 90 оС, то система перейдет в стеклообразное состояние, но при этом не все функциональные группы в ней успеют прореагировать. Тогда мы получим недоотвержденный материал, который не будет обладать заданными свойствами. Конечно, такую систему можно нагревать и доотверждать. Некоторые исследователи предлагают многостадийные (до 6 этапов) сценарии отверждения. Однако это, во-первых, энергетически затратно, а во-вторых, может привести к ухудшению свойств материала, например, из-за деструкции при излишнем нагревании», — рассказал один из авторов работы, заведующий лабораторией физикохимии коллоидных систем ИФХЭ РАН, кандидат химических наук Иван Сенчихин.
Задача ученых была не из простых: найти способ, как с минимальными затратами и без потери качества добиться полного отверждения материала. Ранее они предложили перейти к двухстадийному режиму отверждения. Вначале — отверждение при произвольно выбранной температуре, например, комнатной, а затем — нагрев до температуры чуть выше температуры стеклования. Сложно? Наверное, но, как оказалось, все это можно рассчитать на основе уже опубликованной информации.
Авторы разработали эмпирические формулы, связывающие основные характеристики процессов отверждения. Теперь прогнозирование оптимальных параметров — температуры и времени — для двухстадийного отверждения стало возможным без трудоемких экспериментов. И, как утверждают ученые, их подход будет востребован для расчета режима отверждения для различных термореактивных систем.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России — как всегда, только не спрашивайте, куда ушли все деньги.
