Композиты

ЦПК разработал антивандальные композитные остановки со сроком службы 25 лет «Центр Полимерных Композитов» (ЦПК, Рузаевка, республика Мордовия, входит в композитный дивизион «Росатома») представил новую модель остановочного павильона из композитных материалов. Конструкция рассчитана на эксплуатацию в течение 25 лет и адаптирована для интеграции в экосистему «Умный город», говорится в сообщении компании. Ключевыми особенностями разработки стали высокая прочность при малом удельном весе — материал в четыре раза легче стали — и устойчивость к коррозии и перепадам температур. Поверхность павильонов защищена специальным покрытием, которое препятствует нанесению граффити и расклейке объявлений. Конструкция является модульной: в зависимости от запроса муниципалитета её можно оснастить системами видеонаблюдения, Wi-Fi-роутерами, USB- и Type-C-разъёмами для зарядки гаджетов, кнопками экстренной связи, инфракрасными обогревателями и солнечными панелями. В компании подчеркивают, что изделие полностью соответствует нормам проекта ГОСТ для остановочных павильонов. Помимо долговечности, производитель отмечает простоту монтажа конструкций. На текущий момент производственные мощности ЦПК позволяют выпускать более 3,9 тыс. тонн композитной и полимерной продукции в год. Напомним, год назад в Рузаевке начала работу вторая очередь «Центра полимерных композитов» Композитного дивизиона Госкорпорации «Росатом». Производство признано крупнейшим пултрузионным в стране; мощности увеличены с 1,2 до 3,9 тыс. тонн в год. Инвестиции превысили 1 млрд рублей, создано около 300 рабочих мест. Площадка расположена на территории опережающего социально-экономического развития «Рузаевка». #композиты #КомпозитныеМатериалы #ЦентрПолимерныхКомпозитов #КомпозитныйПавильон #АвтобуснаяОстановка 🔸подробнее

Московские композиты – на страже чебоксарских мостов Промышленность столицы России продолжает уверенно расти. За первое полугодие 2026 года объём производства в столице увеличился на 12,1%, а обрабатывающие отрасли показали рост на 12,5%. Продукция столичных предприятий востребована по всей стране: лекарства, кабельные и композитные изделия, средства для реабилитации и оказания экстренной помощи и другие высокотехнологичные решения поставляются в ряд регионов и помогают развивать ключевые инфраструктурные и социальные проекты в России. Один из ярких примеров такого сотрудничества – Чувашская Республика. В Чебоксарах завершается капитальный ремонт Гагаринского моста – самого высокого путепровода Чувашии. Протяжённость сооружения составляет 408 метров, высота опор достигает 20 метров. По состоянию на июль 2026 года степень готовности объекта оценивается в более чем 95%. Подрядчику осталось выполнить окраску опор и рекультивацию земель под мостом. Полное завершение работ запланировано на осень 2026 года. Ключевую роль в модернизации мостового сооружения сыграла продукция резидента особой экономической зоны «Технополис Москва» – Нанотехнологического центра композитов (НЦК). На всем протяжении Гагаринского моста установлено более 800 метров стеклопластиковых водоотводных лотков. Это уже второй мост в Чебоксарах, отремонтированный в рамках национального проекта «Инфраструктура для жизни» с использованием продукции НЦК. Ранее композитные стеклопластиковые водоотводные лотки были установлены на Октябрьском мосту. Как отмечают в Нанотехнологическом центре композитов, композитные водоотводные лотки и перильные ограждения имеют ряд критических преимуществ перед традиционными металлическими аналогами: малый вес, абсолютная коррозионная стойкость, долговечность и фактическое отсутствие затрат на обслуживание в период эксплуатации. Применение композитных материалов позволяет сократить сроки и стоимость выполнения работ. Продукция НЦК применяется не только в Чувашии. Композитные решения центра используются на ключевых инфраструктурных объектах более чем в 60 регионах России, включая трассу М-4 «Дон», объекты во Владимирской области и Забайкальском крае. Так, во Владимирской области композитные решения НЦК применяются для укрепления местных строительных и дорожных объектов, а в Забайкальском крае – для модернизации региональных транспортных и инфраструктурных сетей. Лифтовое оборудование и лекарственные средства столичных предприятий также представлены в десятках субъектов страны. Москва уверенно становится российским центром высокотехнологичного производства. К 2030 году площадь промышленных производств планируется увеличить в два раза, а более половины предприятий перейдут на инновационные технологии. #композиты #КомпозитныеМатериалы #стеклопластик #НЦК #мосты #ремонт 🔸подробнее

Выполним расчет стеклопластикового бандажа для ремонта стальных труб. Исходными данными для расчета являются основные геометрические размеры бандажа, физические свойства материала из которого изготовлен бандаж, основные действующие нагрузки на бандаж. Общий вид бандажа показан на рисунке 1. Расчет ремонтного бандажа выполнен на основании ГОСТ Р 59411-2021 «Трубопроводы промысловые из стеклопластиковых труб. Правила проектирования и эксплуатации» и ГОСТ 32388-2013 «Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия». Расчет бандажа на прочность включает: • расчет минимальной толщины исходя из действующего избыточного внутреннего давления и избыточного наружного давления; • проведение проверочного расчета на прочность при условиях эксплуатации трубопровода (временные длительные нагрузки (внутреннее избыточное давление или вакуум в трубопроводе), кратковременные нагрузки (испытание трубопровода на прочность и проверка герметичности, гидравлический удар). • результаты математического моделирования и проверочные расчеты показывают, что минимальная величина толщины ремонтного бандажа SR, выполненного из стеклопластика, без учета напуска на технологию производства и прибавки для компенсации эрозии материала при эксплуатации, составляет менее 1 мм для давления до 1,5 МПа и диаметра трубопроводов до 300 мм для температурных условий до 120°С (рис. 2). Данный результат показывает, что толщина ремонтного слоя в три раза меньше толщины трубы, выполненной из металла. Условия прочности бандажа при воздействии гидравлического удара соблюдается для любых сочетаний его конструктивных форм. Такими образом, предварительные исследования показывают, что применение композитов для ремонта стальных труб методом изготовления композитного бандажа на трубе способом «мокрого» ламинирования, позволяет достичь необходимых результатов. При этом стоимость ремонтных работ не превышает стоимости традиционных методов восстановления труб. А срок службы трубопровода увеличивается, так как бандаж из стеклопластика обладает высокой химической стойкостью к агрессивным условиям внешней среды. Данное решение может найти применение для восстановления изношенных трубопроводов и для других отраслей промышленности. В. Ф. Копачев, д.т.н. Е. А. Копачева ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург Ю. В. Холодников, к.т.н. ООО СКБ «Мысль», г. Екатеринбург Список литературы 1. Бадьин Ю.А., Солоденков С.В., Феоктистов В.А. Предотвращение повышенного эрозионно-коррозионного износа в технологических трубопроводах нефтеперерабатывающих предприятий. – URL: chemtech.ru (дата обращения 2026-02-15). 2. Любимова О.Н., Любимов Е.В., Андреев В.В. Армирующие элементы на основе стеклометаллокомпозита: анализ целесообразности их внедрения: учебное пособие для вузов / Политехнический институт ДВФУ. – Владивосток: Изд-во Дальневост. федерал. ун-та, 2023. – 1 CD. [117 с.]. – Систем. требования: Acrobat Reader, Foxit Reader или любой другой их аналог. – ISBN 978-7444-5539-2. – Текст: электронный. 3. Холодников Ю.В., Альшиц Л.И., Дербыщев А.С. «Применение композитов в оборудовании для химических производств. Часть 1» // Композитный мир. №3, 2019 г. – С. 36-44. #композиты #КомпозитныеМатериалы #трубопровод #ремонт 🔸подробнее

Применение композитных материалов при ремонте технологических трубопроводов Технологические трубопроводы являются одним из важнейших видов нефтезаводского оборудования. Транспортируемые по ним продукты могут быть различного вида с различными параметрами давления и температуры. Также трубопроводные системы могут быть разной конфигурации с ответвлениями и с различной протяжённостью. В количественном отношении технологические трубопроводы в 2-3 раза больше всех остальных видов применяемого оборудования. Исследования показывают, что наибольшее количество отказов и аварий, связанных с пропуском рабочей среды, приходится на технологические трубопроводы. А основным видом нарушения является локальный износ стенки трубопровода [1]. Поэтому вопросы восстановления дефектных технологических трубопроводов являются актуальной задачей. Перспективным направлением в настоящее время является восстановление дефектных трубопроводов непосредственно на месте путем использования композитных материалов, обладающих высокой прочностью и высокой адгезией к металлическим материалам. Традиционный ремонт трубопроводов сваркой и врезкой ремонтных участков не всегда может быть выполнен на месте, и в большинстве случаев, приходится прибегать к полной замене целых участков трубопроводов. Следует отметить, что трубопроводы из металлов обладают всеми необходимыми характеристиками, но являются массивными и дорогостоящими элементами. Перспективными в настоящее время являются материалы, обладающие прочностью, сопоставимой с металлами, но имеющие значительно меньший вес, а также стоимость [2]. К таким материалам относятся композиты — многокомпонентные материалы, изготовленные из двух или более компонентов. Перспективность использования таких материалов также подтверждается развитием технологий изготовления композитных элементов различных деталей с использованием различных наполнителей, которые придают материалу дополнительные улучшенные физические и химические свойства. Рассмотрим возможность применения композитных материалов для ремонта технологических трубопроводов в нефтехимической промышленности методом «мокрого» ламинирования [3]. Данный технологический процесс подразумевает нанесение на поврежденную поверхность сухого стеклоармирующего материала (стекломат, стеклоткань) с последующей его пропиткой жидкой органической смолой (эпоксидной, фенолформальдегидной, полиэфирной, эпоксивинилэфирной и др.). Смола выполняет функции связующего, а стеклоармирующий материал обеспечивает механическую прочность конструкции. Для придания композиту специальных свойств в смолу вводят функциональные наполнители в виде минеральных или полимерных дисперсий. Преимуществами данного вида ремонта являются: возможность работы «по месту», в том числе в труднодоступных и замкнутых пространствах; без огневой способ ремонта и ремонтопригодность наносимых покрытий; высокая прочность покрытия, возможность создания покрытий для различных рабочих сред и условий эксплуатации; возможность модернизации оборудования и интенсификации производственных процессов при нанесении специальных видов покрытия на существующие конструкции.

Ключевые шаги в этом направлении: • признание рекуперированного УВ технологическим продуктом, а не отходом; • создание ГОСТов и ТУ с четкими требованиями к свойствам; • запуск линий переработки непосредственно на производствах (где известна история материала); • внедрение результатов НИОКР и пилотных проектов. На данный момент переработка промышленных отходов углепластика нерентабельна из-за сложностей сортировки, нестабильности сырья, дороговизны оборудования, отсутствия стандартов и господдержки, а также низкого спроса. Переработчикам проще и дешевле подвергнуть сжиганию отходы, выделившиеся газы пустить на топливо, а тепловую энергию – на поддержание температурного режима оборудования. Однако стоит помнить, что использование вторичного УВ сокращает потребность в дорогих новых материалах, способствует развитию экономики замкнутого цикла и совершенствованию методов производства. Е. П. Ширшова А. В. Анисимов СПбГУПТД Использованная литература 1. Федеральный закон от 24 июня 1998 г. №89-ФЗ «Об отходах производства ии потребления» // Собрание законодательства РФ. - 1998. - №26. - Ст. 3309. 2. Петров, А.В. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) / А.В. Петров, М.С. Дориомедов, С.Ю. Скрипачев // Труды ВИАМ: элетрон. науч.-техн. журн. - 2015. - №8. - с.62-73 3. Малаховский, С.С. Основные тенденции получения и применения вторичных углеродных волокон (обзор) /С.С. Малаховский, С.И. Мишкин // Труды ВИАМ: элетрон. науч.-техн. журн. - 2019. - №9 (81). - с. 73-79 4. Ильиных, Г.В. Основные направления утилизации углепластиков // Г.В. Ильиных // Бюллетень науки и практики. - 2019. - т. 5, №12. - с.69-78. - DOI: doi.org 2948/49/08 5. Грушевенко, Е. Поймать и обезвредить. Как улавливание и хранение СО2 может помочь человечеству в борьбе с глобальным потеплением / Е. Грушевенко // Вестник Атомпрома. - 2024. -URL:atomvestnik.ru 6. Шершнева, Ю. Creon market monitor: CCUS (улавливание, хранение и утилизаци СО2) / Ю. Шершнева// CREON Group. - 2021. - URL:creon-group.com 7. Указ Президента РФ от 8 февраля 2021 г. №76 «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений» // Собрание законодательства РФ. 2021. - №7. - Ст. 1012. 8. Константинов, А. Карбоновый полигон. Что это такое и как работает / А. Константинов // Цифровой океан.рф. - 2024. - URL:digitalocean.ru 9. Морозов С.В. Влияние модификации поверхности углеродных волокон на физикомеханические характеристики углепластиков / С.В. Морозов, С.В. Ананьин // Ползуновский вестник. - 2022. - № 1. - c. 134–138. 10. Сидорина, А.И. Модификация поверхности углеродных армирующих наполнителей для полимерных композиционных материалов электрохимической обработкой (обзор) / А.И. Сидорина // Труды ВИАМ: элетрон. науч.-техн. журн. - 2022. - №4. - с. 61-74. #композиты #КомпозитныеМатериалы #УглеродноеВолокно #переработка #углепластики 🔸подробнее

Недостатком термических методов переработки углепластиков является образование большого количества побочных пиролизных газов, в том числе оксида углерода, которые необходимо улавливать и конденсировать. Проблема газообразных выбросов и карбоновые полигоны Образование оксида углерода характерно не только для процессов деструкции полимеров. Углекислый газ выделяется при сжигании топлива, в металлургии, химической промышленности, а также в природе (брожение, дыхание, вулканическая деятельность). Накопление CO₂ в атмосфере усиливает парниковый эффект. Для снижения этого влияния за рубежом разрабатывают технологии улавливания и утилизации углерода — CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage). Крупные компании внедряют их для повышения эффективности переработки [5, 6]. В России с 2021 года по инициативе Президента и Минобрнауки стартовали проекты по созданию карбоновых полигонов. На этих площадках разрабатывают методы оценки баланса экосистем, учета выбросов и улавливания углекислого газа. Рекомендуется конденсировать и очищать CO₂ для дальнейшего использования в производстве, закачки в истощенные после добычи полезных ископаемых пласты или повышения нефтеотдачи на старых месторождениях [7, 8]. Создание новых ПКМ из переработанного волокна Продукты переработки углепластиков (волокна ограниченной длины, порошки, гранулы) можно использовать в автомобилестроении, авиации, строительстве и для создания очистных систем. Лидерами в этой области являются Япония (Toray Industries, Mitsubishi), Германия (SGL Carbon) и США (Hexcel, Cytec) [3]. Однако создание ПКМ из рекуперированного УВ сталкивается с рядом трудностей: 1. Нестабильность сырья: оно неоднородно и загрязнено продуктами деструкции матрицы. 2. Плохая адгезия: на поверхности вторичного волокна часто отсутствуют функциональные группы, что требует особых подходов к аппретированию. 3. Сложность подбора связующего. 4. Перечисленные особенности накладывают ограничения на выбор и применение технологий производства ПКМ, а также обусловливают необходимость модернизации оборудования и разработки новых компаундов, что требует дополнительных финансовых затрат. К примеру, для улучшения адгезии между полимерной матрицей и наполнителем можно использовать методы модификации поверхности: окисление, аппретирование, плазменную или ионно-лучевую обработки. На практике часто приходится использовать комбинирование технологий получения ПКМ для достижения желаемого качества готового изделия: к примеру, смешение вторичного УВ с первичным и связующее, для отверждения которого не требуется избыточное давление и температура [9, 10]. На рисунке 7 представлены образцы ПКМ на основе эпоксидной смолы и вторичного УВ в качестве наполнителя, полученные по технологии ручного формования в форму. Препятствия и перспективы развития переработки Для создания новых функциональных материалов на основе рекуперированного углеродного волокна и оптимизации имеющихся технологических решений требуются длительные и кропотливые научные изыскания, а также консолидированный подход государства, промышленности и бизнеса.

Основные методы переработки углепластиков Существует четыре основных метода переработки ПКМ: механические, термические, химические и комбинированные. У каждого из них есть недостатки, поэтому ни один нельзя считать универсальным решением [2, 3]. 1. Механические методы Это дробление и измельчение. Они просты и дешевы, но приводят к сильному укорачиванию углеродного волокна. При этом волокно во вторичном сырье сильно загрязнено остатками полимерной матрицы, которую часто невозможно отделить от него. Такой рекуперированный материал подходит только как дисперсный наполнитель для неответственных монолитных изделий. 2. Химические методы К ним относятся сольволиз и гидролиз. Эти методы позволяют выделить углеродное волокно высокой чистоты (рисунок 1) и максимально сохранить его свойства. Однако они требуют агрессивных, токсичных и дорогостоящих реагентов, а также высокого давления и температуры. Кроме того, нужна утилизация отработанных и вторично образованных реагентов [4]. Важно отметить, что химические процессы не протекают мгновенно. Их продолжительность в значительной степени зависит от состава матрицы и требует контроля со стороны квалифицированного персонала. Например, снижение концентрации реагента приводит к неполному разложению матрицы (рисунок 2), что требует дополнительной очистки. На сегодняшний день в России существуют только лабораторные установки для химической переработки ПКМ, поэтому промышленное применение этого метода — дело отдаленного будущего. 3. Термические методы Данные методы позволяют извлечь волокно с разной степенью сохранности структуры. Однако даже щадящий пиролиз в инертной среде не позволяет получить «чистые» волокна из-за неравномерного прогрева утилизируемых отходов. После пиролизной обработки при 600°C в инертной среде (рисунок 3) образцы сохраняют форму, однако при незначительном воздействии расслаивается на тканые слои. Волокна теряют прочность на 30–50 %. После обработки при 900°С (рисунок 4) образцы легко разделяется на отдельные хрупкие волокна, однако потеря прочности составляет 90 %, по сравнению с исходными волокнами. Изучение морфологии рекуперированных УВ с использованием электронного микроскопа показывает, что на «чистых» внешне волокнах все равно присутствуют неотделимые остатки полимерной матрицы в виде коксового остатка (рисунок 5). Для удаления загрязнений тканые образцы были подвергнуты дополнительной очистке при помощи ультразвукового воздействия в водной среде. Однако, как видно на рисунке 6, на поверхности все равно присутствует неотделимые продукты пиролиза матрицы, которые возникают из-за неравномерной конверсии полимерного связующего внутри плотного блока.

Переработка углепластиков: проблемы рекуперации волокна и переход к экономике замкнутого цикла В статье рассматривается проблема образования и переработки промышленных отходов, а также приоритеты их вовлечения во вторичный хозяйственный оборот. Особое внимание уделено росту производства углепластиков, сложности их утилизации и возможности рекуперации углеродного волокна из отработанных композитных материалов. Проблема образования отходов и приоритеты их переработки Любая деятельность человека неизбежно сопровождается образованием отходов. Они могут находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Промышленные отходы образуются в результате производства. К ним относятся остатки сырья, непригодные полуфабрикаты, бракованные изделия, отходы обработки (вырубка отверстий, распил, шлифовка), а также продукция, вышедшая из эксплуатации. Федеральный закон № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» устанавливает приоритет максимального использования сырья и предотвращения образования отходов. Если отходы неизбежны, главными направлениями становятся их обработка и утилизация. Комплексная переработка позволяет вовлечь ресурсы обратно в хозяйственный оборот как дополнительный источник сырья для новых изделий или получения энергии. Чтобы превратить отходы во вторичные ресурсы, часто требуется их очистка, сортировка, концентрирование и выделение ценных компонентов [1]. Рост производства углепластиков и проблема их утилизации В погоне за снижением массы изделий, высокой прочностью и энергоэффективностью производство углепластиков становится всё более востребованным в серийном выпуске изделий. Однако увеличение объемов выпуска углепластика, полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе термореактивного связующего и углеродного волокнистого наполнителя, ведет к накоплению отходов. Углепластики устойчивы к гидролизу, биодеструкции и разрушительному воздействию ультрафиолета. Они могут десятилетиями занимать полезные площади, создавая нагрузку на экосистему. Складирование бракованных изделий или продукции с истекшим сроком годности — это упущенная возможность использования ресурсов. Углеродное волокно (УВ), содержащееся в структуре композиционного материала, редко полностью исчерпывает свой потенциал, следовательно, его можно рекуперировать (восстановить).