Ученые научно-технического центра (НТЦ) «Приводная Техника» (г. Москва) и исследовательских центров СИБУРа разработали линейку полимерных компаундов для подшипниковых узлов на базе суперконструкционных полимеров, которые позволяют снизить потребление смазочных материалов и эксплуатационную нагрузку на промышленное оборудование, сообщила пресс-служба СИБУРа.
Основой линейки COMPALS, включающей 36 специализированных полимерных материалов, стали компаунды на основе полиэфиркетонкетона (ПЭКК) и полифталамида (ПФА). Полученные решения предназначены для различных типов узлов трения, включая линейные подшипники, втулки и шарниры.
Общий вид сортаментов и микроструктура композитов COMPALS НТЦ «Приводная Техника» Изображение: СИБУР, НТЦ «Приводная Техника»
«Композиция подбиралась с учетом реальных режимов работы оборудования — температур, нагрузок и агрессивных сред, где традиционные решения требуют постоянного обслуживания. Наличие линейки из нескольких десятков специализированных композитных составов дает возможность адаптировать решения под широкий спектр промышленных задач, а использование термопластичных полимеров позволяет рассматривать композитные подшипники как элемент замкнутого производственного цикла, соответствующего принципам устойчивого развития и чистого производства», — рассказал Владимир Плаксий, руководитель проекта COMPALS, НТЦ «Приводная Техника».
В сообщении отмечается, что развитие суперконструкционных пластиков является одним из приоритетных направлений работы научно-исследовательского направления СИБУРа и формирует основу для создания новых инженерных решений в промышленности.
Разработка стала результатом совместной работы трех сторон: ученые научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации» обеспечили получение суперконструкционных полимеров по собственной технологии, эксперты центра прикладных разработок «СИБУР ПолиЛаб» выполнили рецептурную доработку и компаундирование материалов под конкретные требования узлов трения, а специалисты НТЦ «Приводная Техника» провели инженерную адаптацию решений и испытания в реальных режимах эксплуатации.
Такое распределение компетенций позволило сократить цикл от лабораторной разработки до промышленного внедрения и сформировать линейку материалов, ориентированную на конкретные отраслевые задачи.
Полученные материалы представляют собой многокомпонентную систему, включающую термопластичную полимерную матрицу, армирующие наполнители и сухие смазывающие наноразмерные агенты.
Полимерная основа обеспечивает температурную стойкость и химическую инертность материала, позволяя эксплуатировать узлы в диапазоне температур от −100 до +250 °C и в агрессивных средах. Армирующие наполнители обеспечивают прочностные характеристики, сопоставимые с металлическими аналогами, а сухие смазывающие компоненты формируют стабильный режим трения без применения масел и паст.
Такой подход позволяет исключить смазочные системы из конструкции оборудования, снизить риск отказов, связанных с обслуживанием, и сократить простои. Дополнительным эффектом становится снижение совокупной стоимости владения оборудованием за счет уменьшения затрат на обслуживание, энергопотребление и утилизацию отходов.
Использование легких композитов также снижает пусковые моменты и инерционные нагрузки, что положительно влияет на энергоэффективность оборудования. По оценкам отрасли, ежегодно в промышленности используется более 170 тыс. т смазочных материалов, значительная часть которых становится отходами и создает дополнительную нагрузку на производственные процессы и окружающую среду.
«Развитие инженерных и суперконструкционных пластиков формирует основу для перехода к более функциональным, легким и устойчивым материалам в промышленности и других передовых отраслях, включая медицину и транспорт. Проект демонстрирует потенциал использования таких полимеров в составе компаундных решений, что позволяет задать новые эксплуатационные свойства для применения в узлах трения промышленного оборудования и расширяет практику их использования в машиностроении. Полимерная матрица здесь определяет не только свойства изделия, но и логику эксплуатации оборудования в целом», — пояснил Иван Меньшиков, старший руководитель проектов научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации».
В настоящее время СИБУР формирует портфель перспективных разработок в области суперконструкционных пластиков: помимо полиэфиркетонкетона (ПЭКК) и полифталамида (ПФА) в него входят полиарилсульфоны (PSU, PPSU, PESU) — материалы, сочетающие высокую термостойкость, химическую инертность, прочность и стабильность свойств при длительных нагрузках.
Изделия из суперконструкционных пластиков на 40–50% легче алюминиевых и титановых, при этом они обладают высокой прочностью, устойчивы к высоким температурам и механическим воздействиям, что делает их востребованными в таких высокотехнологичных отраслях, как промышленность, транспорт и медицина.