|
ООО НПЦ УВИКОМ выпускает различные термопластичные композиции на основе углеволокнистых наполнителей. Углеродные волокна характеризуются уникальным сочетанием упруго-прочностных показателей, электро- и теплопроводности, биологической инертности и низкой плотности. Реализация этих свойств в полимерах и технологичность, присущая термопластам, позволяет с успехом использовать эти материалы взамен цветных металлов, а в ряде случаев и взамен стальных конструкций, когда особенно остро стоит проблема коррозионной стойкости. В таблице приведены основные свойства термопластичных углепластиков (ТУП), нашедшие применение в различных отраслях промышленности. - Гетерогенная полимерная система, состоящая из термопластичной матрицы (полиолефины, полиамиды, полисульфоны и др.), армированной углеродным волокном (содержание наполнителя от 5 до 40% масс)
- Выпускается в виде гранул черного цвета с длиной 3-6 мм и диаметром не более 3 мм
- Массовая доля влаги не более 0,2%
- Полуфабрикат для изготовления деталей технического назначения методом литья под давлением, литьевым прессованием и экструзией
Материал имеет следующие показатели качества (для примера использованы углеполиамиды)
Свойства термопластичных углепластиков | Область применения ТУП | Нефтяная отрасль | Автомобилестроение | Авиация | Морские установки | Медицина | Химическая промышленность | Приборостроение | Высокие упругопрочностные показатели | + | + | + | + | + | + | + | Химстойкость | + | + | + | + | + | + | + | Теплопроводность | + | + | + | + | + | + | + | Электропроводность | - | - | - | - | - | + | + | Низкий коэффициент трения | + | + | + | + | + | + | - | Высокая износо- и абразивостойкость | + | + | + | + | + | + | - | Экранирование электромагнитных полей | - | - | + | - | - | - | + | Биоинертность | - | - | - | - | + | - | - | Низкая плотность | + | + | + | + | + | + | + |
Усилия наших материаловедов и технологов направлены не на создание универсального материала, а на обеспечение предложения необходимого ассортимента промышленности. В связи с такой концепцией и учетом существующей в России сырьевой полимерной базы, были разработаны композиции на основе полиамидов и полиолефинов.
СВОЙСТВА УГЛЕПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА-6
Наименование
показателя | УПА-6/10-1 | УПА-6/15-1 | УПА-6/15-2 | УПА-6/20-1 | УПА-6/20-2 | УПА-6/30-1 | УПА-6/30-2 | Плотность, г/см3 | 1,135 | 1,148 | 1,180 | 1,160 | 1,20 | 1,190 | 1,250 | Разрушающее напряжение при изгибе, МПа, не менее | 90 | 110 | 140 | 120 | 180 | 140 | 220 | Модуль упругости при изгибе, ГПа, не менее | 4,45 | 6,33 | 7,5 | 7,02 | 9,5 | 8,67 | 12,0 | Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее | 61 | 72 | 100 | 83 | 120 | 100 | 160 | Удельная ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2, не менее | 12,5 | 9,5 | 14 | 8,5 | 12 | 8,4 | 18 | Теплостойкость по Вика, °С | 195 | 205 | 205 | 210 | 210 | 215 | 215 |
Возможна поставка УПА-6/35 и УПА-6/40 по требованию заказчика
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА СВОЙСТВ БАЗОВЫХ И ГИБРИДНЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ ПА-6Наименование показателей | УПА-6/30 | УПА-6/15 | | СВ | СШ | Содержание стеклонаполнителя, % | 0 | 0 | 10 | 15 | 20 | 30 | 10 | 15 | 20 | Прочность при изгибе, МПа | 264 | 174 | 199 | 210 | 220 | 242 | 191 | 195 | 198 | Модуль упругости при изгибе, ГПа | 17,5 | 6,9 | 8,4 | 9,2 | 9,9 | 11,4 | 7,3 | 7,9 | 8,5 | Прочность при растяжении, МПа | 174 | 119 | 160 | 165 | 170 | 181 | 126 | 127 | 127 | Относительное удлинение, % | 2,3 | 4,3 | 3,9 | 3,8 | 3,7 | 3,6 | 4,1 | 4,0 | 3,9 | Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 | 21,5 | 33 | 45 | 47 | 49 | 54 | 49 | 44 | 40 | Удельное поверхностное сопротивление, Ом | 104 | 107 | 108 | 108 | 108 | 108 | - | - | - | Линейная усадка при литье, %
Вдоль
поперек | 0,23
0,35 | 0,45
0,57 | - | - | - | - | 0,43
0,43 | 0,47
0,47 | 0,50
0,50 |
НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА УГЛЕНАПОЛНЕННОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА
Наименование
показателя | Марка угленаполненного полипропилена | УПП-15 | УПП-30 | УПП-30-М | Плотность, г/см3 | 0,98 | 1,06 | 1,06 | Температура
плавления, °С | 164 | 166 | 166 | Прочность при растяжении, мПа | 85 | 97 | 105 | Модуль упругости при изгибе, гПа | 6,5 | 10,5 | 10,0 | Линейная усадка при литье, % | 1,0 | 0,4 | 0,5 | Удельное поверхностное электрическое сопротивление. Ом | 1014 | 105 | 105 | Удельное объемное электрическое сопротивление,
Ом см | 1012 | 103 | 103 | Коэффициент трения | - | 0,22 | - |
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ №Патента 2237690 от 10 октября 2004 (Полимерная композиция для антифрикционного материала; приоритет от 23.01.2003)
при высоких нагрузках и малых зазорах; - в присутствии грязи;
- в отсутствии смазки;
- во влажных корродирующих средах и под водой:
- для обеспечения долгого срока эксплуатации вкладыша и металлического пальца;
- при эксплуатации узла трения в жидкой среде;
- в химически-агрессивных средах
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА СВОЙСТВ АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Материал | P•V, МПа•м/с | Тк, °C | И, г•104/ч | Ктр | бизг.,МПа | Е, ГПа | ТВика, °C | Примечания | ПА-6 | 0,05-0,6 | - | 4.6 | 0,32 | 65 | 1,45 | 190 | - | УПА-6/15-2 | 0,3-0,3 0,1•1 0,5-0,003 | -
100 20 | -
10
+2 | 0,19
0,7
0,17 | 180 | 8,0 | 205 | Сухое трение | УПА-6/15-АФ | 0,1•1 0,5-0,003 | 45
20 | 3,4
0 | 0,27
0,19 | 140 | 7,0 | 200 | КЛТР=1,2•10-50К
Сухое трение | УПП-30-2 | 0,3•0,3 0,1•1 0,1•1 | -
60
20 | -
9
3 | 0,22
0,35
0,05 | 44 | 9 | 170 | КЛТР=2•10-50К Трение в морской воде | УПП-30-М | 0,1•1 | 35
20 | 12
+7 | 0,25
0,04 | 122 | 9,2 | 174 | Сухое трение Трение в морской воде |
P•V - нагрузка х скорость,
Тк - температура в зоне трения,
И - износ,
Ктр - коэффициент трения,
σизг - прочность при изгибе,
Е - модуль упругости при изгибе,
ТВика - теплостойкость по Вика,
КЛТР - коэффициент линейного термического расширения
Рекомендуемые температуры эксплуатации
для УПА-6/15-АФ – 50 – 150°C,
для УПП-30М – 50 – 130°C.
СВЕДЕНИЯ О СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ К РАЗЛИЧНЫМ СРЕДАМ
Среда | Концентрация | УПА-6 | УПП | Серная кислота | 3%
30%
концентр. | 1
1
1 | 3
3
3 | Азотная кислота | 10%
40%
концентр. | 1
1
1 | 3
3
2 | Соляная кислота | 10%
концентр. | 1
1 | 3
3 | Гидроокись натрия | 10%
60% | 1
3 | 3
3 | Керосин | - | 2 | 2 | Бензин | - | 2 | 2 | Ацетон | - | 2;3 | 3 | Этанол | - | 3 | 3 | Дихлорэтан | - | 1 | 1 | Бензол | - | 3 | 2 | Фенол | - | 1 | 3 |
1- неудовлетворительная стойкость;
2- удовлетворительная стойкость;
3- хорошая стойкость.
Из предлагаемых материалов выпускаются вкладыши шаровых опор подвески автомобилей ВАЗ, разнообразные втулки, уплотнительные и регулирующие кольца, зубчатые колеса и т.д. Замена цветных металлов в узлах трения приводит к снижению трудозатрат на механическую обработку и веса изделия, увеличению срока службы. Материалы выпускаются в виде гранул, которые легко перерабатываются методами литьевого прессования и литья под давлением, как обычные термопласты. Поставляются в мешках по 25 и 20 кг.
СВОЙСТВА ТРУДНОГОРЮЧИХ АНТИСТАТИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА-6
Наименование показателя | Норма для марки | УПА-6/15АП | УПА-6/20АП | УПА-6/30АП | Внешний вид | Гранулы цвета асфальт | Гранулометрический состав | Длина гранул 2-6 мм | Плотность, г/см 3 | 1,35 | 1,42 | 1,48 | Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, Мпа, не менее | 150 | 165 | 190 | Модуль упругости при изгибе, Гпа, не менее | 6,5 | 8,0 | 12 | Разрушающее напряжение при растяжении, Мпа, не менее | 100 | 120 | 130 | Удельная ударная вязкость по Шарпи, кДж/м 2 | 25 | 20 | 18 | Стойкость к воспламенению при воздействии раскаленной проволоки, нагретой до температуры 960оС. Стойкость к действию пламени не более, с | Не воспламеняется | Стойкость к действию пламени не более, с | 15 | 15 | 15 | Удельное поверхностное сопротивление, Ом | 106 | 105 | 104 | Теплостойкость по Вика, оС | 190 | 195 | 200 | Литьевая усадка, % | 0,4 ÷ 0,5 | 0,35-0,45 | 0,25-0,4 |
УГЛЕПЛАСТИКИ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Наименование показателя | УПА-12/10-А | УПА-12/15-А | УПА-12/20-А | УПА-12/30-А | УПА-12/40-А | Плотность, г/см3 | 1,060 | 1,095 | 1,120 | 1,160 | 1,205 | Разрушающее напряжение при изгибе, МПа, не менее | 100 | 130 | 150 | 170 | 180 | Модуль упругости при изгибе, ГПа, не менее | 4,0 | 7,0 | 9,0 | 11,5 | 14,0 | Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее | 85 | 110 | 120 | 130 | 135 | Удельная ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 , не менее | 45 | 40 | 35 | 28 | 25 | Теплостойкость по Вика, °С | 165 | 170 | 175 | 1180 | 180 |
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ БИОМЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ(Патент РФ № 2197509)
ООО НПЦ "УВИКОМ" совместно с ИНЭОС РАН (Отв.разработчик от НПЦ "УВИКОМ": к.т.н. Рашкован И.А., отв.разработчик от ИНЭОС РАН: докт.хим.наук Краснов А.П.) при участии ученых физиков и медиков разработаны композиционные полимерные материалы биомедицинского назначения с углеродным наполнителем. Основными компонентами предлагаемых материалов наряду с полимерным связующим являются биосовместимые наполнители: гидроксиапатит, углеродные волокна и т.п.
Разработанные материалы сочетают высокие физико-механические показатели, необходимые для эксплуатации конструкционных материалов, такие как прочность на изгиб, твердость, ударная вязкость, с низким значением краевого угла смачивания водой, что обеспечивает хорошую биосовместимость материала с живыми тканями. Состав и структура материалов способствуют образованию клеток-предшественников из костно-мозговой культуры.
В результате испытаний было показано, что наиболее успешным является использование этих материалов в качестве имплантатов-протезов для эндопротезирования в хирургии (акт испытаний материала на остеоинтегративность и биосовместимость № 11 от …. МГМСУ). Также эффективно их применение в виде изделий сложной конфигурации в области костной пластики и челюстно-лицевой хирургии (акт испытаний изделий на остеоинтегративность и биосовместимость № 15 от ….. МГМСУ).
Доступность исходных компонентов, технологичность переработки методом литья под давлением способствует успешному использованию этих материалов в черепно-лицевой хирургии, при протезировании различных частей скелета, а также для использования в крепежных рентгенопрозрачных и биосовместимых деталях, используемых в операционной технике. Из материалов этого типа современными методами переработки изготавливаются биосовместимые пластины-заготовки различной толщины и изделия сложной конфигурации для замещения дефектов костной ткани.
НПЦ "УВИКОМ" подготовлена необходимая техническая документация, согласованная с ИНЭОС РАН, на производство биосовместимых углеродных материалов.
ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ
по сравнению с металлами
- снижение энергоемкости при изготовлении деталей в 5 раз
- снижение массы изделий в 4 раза
- повышенная коррозионная стойкость
- стабильность размеров деталей при изменении температуры
- высокие прочностные характеристики
- снижение коэффициента трения в 1,5-2 раза
- высокая износостойкость и устойчивость к воздействию агрессивных и абразивных сред
- хорошая электро- и теплостойкость
- обладают антистатическими свойствами
- минимальные отходы
- экологически чистые
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ
Химическая, нефтедобывающая я перерабатывающая промышленности:- лопасти турбин и роторных насосов
- подшипники скольжения: направляющие и уплотнительные кольца
- насосы для глубинного бурения нефтяных скважин
- емкости для хранения агрессивных сред
- емкости для хранения жидкостей под давлением: детали химически стойких насосов
- детали транспортных конвейеров; электрофильтры в сернокислотном производстве, запорная арматура для нефте- и газопроводов
Автомобилестроение:- бензобаки
- вкладыши шаровых опор
- втулки оси маятника рулевой тяги
- подшипники и другие детали узлов трения, работающие в условиях с ограниченной смазкой или без смазки
- насосы
- бамперы
- уплотнительные, компрессионные кольца
- детали подкапотного пространства автомобилей и т.д.
Текстильная промышленность: - челноки ткацких станков, валов и шкивов
- силовые рамы, решетки
- веретена, бегунки (нитепроводники) и т.д.
Медицинская техника и медицина: - фиксаторы остеосинтеза при ортопедических операциях
- датчики кардиографов
- подшипники для бормашин и другие детали медицинского оборудования
Электротехническая и электронная промышленность: - корпуса теле-. радио-, видеоаппаратуры и корпуса приборов, обеспечивающие защиту от электромагнитных помех
- корпуса картриджей, видео- и аудиокассет;
Пищевая промышленность.
|
