Бурное развитие наноиндустрии диктует необходимость внедрения новых подходов и технологий при создании материалов для специальной техники. Практическое применение в этой области нашли минеральноволокнистые нанокомпозиты, производимые по бумажным технологиям. Интерес к этим материалам в последнее время постоянно растёт и обусловлен присущими им высокими барьерными свойствами, хемо-, термо- и биостойкостью.
Минеральноволокнистые нанокомпозиты представляют собой капиллярно-пористые структуры, характеризующиеся высокой впитывающей и сорбционной способностью. Размер пор в этих материалах регулируется размерами используемого волокна и связующего вещества. Усовершенствование технологии в ходе проведённых исследований позволило «Новгородскому заводу стекловолокна» получить стеклянные волокна со средним диаметром 100 нм. Сегодня это единственное производство, не только в России, но и в мире, способное получать «нановолокна».
При выборе связующего для нанокомпозита авторы отдали предпочтение солям алюминия, продукты гидролиза которых, имея сродство к минеральному волокну, вступают в координационное взаимодействие с гидроксильными группами на его поверхности, обеспечивая тем самым прочность композита в целом. Оптимизация технологии проклейки минеральноволокнистых нанокомпозитов позволила авторам получать связующее с размером частиц 10…80 нм.
Тонкие капиллярно-пористые структуры нанокомпозита, образованные из полидисперсных по размеру волокон и частиц связующего, подчиняются капиллярным явлениям. Так, влагоёмкость получаемых материалов, в зависимости от свойств, составляет 500…700 % от собственной массы, а капиллярная впитываемость достигает 180…200 мм/30 мин. Применение минеральных волокон позволило добиться сочетания низкого коэффициента проницаемости (на уровне (1…10)×10–5 %) и низкого аэродинамического сопротивления (на уровне 7…10 мм вод. ст.). Подобное свойство минеральноволокнистых композитов обусловлено неспособностью волокон к набуханию. Как следствие, пористость фильтров постоянна и не меняется на протяжении всего срока эксплуатации, что невозможно при использовании в композиции растительных волокон.
Авторами инновации была показана возможность получения целой гаммы фильтровальных материалов, пригодных для разных областей использования и отличающихся большим диапазоном свойств, в зависимости от соотношения минеральных волокон и с использованием в качестве связующего сульфата алюминия. Основные из них: фильтры для «чистых комнат»; фильтры для топлив и масел; сепарационный материал для косвенно-испарительных агрегатов охлаждения воздуха. Фильтрующие материалы из стеклянных штапельных волокон испытывались в процессах сушки газов.
Комплекс свойств, присущих инновационным нанокомпозитам из стеклянных волокон, определяет широкий спектр их использования в оборонной, автомобильной промышленности и различных областях народного хозяйства. Замена стеклянных волокон на базальтовые позволяет получать гамму материалов, обладающих повышенными тепло-, звуко- и шумоизоляционными характеристиками, что нашло своё применение в атомной, топливно-энергетической и нефтехимической промышленностях.
Необходимо отметить, что области использования инновационных нанокомпозитов из минеральных волокон постоянно расширяются. Производство композиционных материалов в мире ежегодно растёт, постепенно эти материалы вытесняют традиционные технические виды бумаги и картона из растительных волокон. Подобная тенденция характерна и для России, однако отсутствие промышленного производства этих материалов, несомненно, является сдерживающим фактором. Для решения этой проблемы необходимо создание нового современного производства. С этой целью авторами был подготовлен проект «Разработка технологии и создание производства инновационных бумагоподобных нанокомпозитов на основе минеральных волокон и неорганических связующих широкого спектра использования», получивший положительное заключение в корпорации РОСНАНО.
Открытое акционерное общество «Новгородский завод стекловолокна»
Россия, 173011, Великий Новгород, ул. Восточная, д.15, тел. +7 (812) 552-71-76
Приёмная, тел./факс: +7 (8162) 68-05-99
Отдел продаж, тел./факс: +7 (8162) 68-05-98
www.nzsv.ru
