Ученые исследовательских центров СИБУРа и научно-технического центра «Приводная Техника» разработали линейку полимерных компаундов для подшипниковых узлов на базе суперконструкционных пластиков. Эти решения позволяют снизить потребление смазочных материалов и эксплуатационную нагрузку на промышленное оборудование.
Линейка COMPALS, состоящая из 36 специализированных материалов, основана на компаундах из полиэфиркетонкетона (ПЭКК) и полифталамида (ПФА). Эти материалы разработаны для различных типов узлов трения, включая подшипники, втулки и шарниры. Развитие суперконструкционных пластиков — ключевое направление научно-исследовательской деятельности СИБУРа, которое закладывает основу для новых инженерных решений в промышленности.
Проект реализован в сотрудничестве трёх организаций. Научно-исследовательский центр «СИБУР Инновации» разработал суперконструкционные полимеры по собственной технологии. Эксперты центра прикладных разработок «СИБУР ПолиЛаб» оптимизировали рецептуру и компаундирование материалов для соответствия требованиям узлов трения. Специалисты НТЦ «Приводная техника» провели инженерную адаптацию и испытания решений в реальных условиях эксплуатации. Такое распределение компетенций ускоряет переход от лабораторных исследований к промышленному внедрению и позволяет создать линейку материалов, ориентированную на конкретные задачи отраслей.
На фото: Микроструктура композитов
Материалы представляют собой сложную систему, включающую термопластичную полимерную матрицу, армирующие наполнители и наноразмерные сухие смазки. Полимерная основа обеспечивает стойкость к высоким температурам и химическим воздействиям, позволяя использовать материалы в диапазоне от −100 до +250 °C в агрессивных средах. Армирующие наполнители придают материалам прочность, сравнимую с металлами, а сухие смазки обеспечивают стабильное трение без использования масел и паст.
Этот подход исключает необходимость в смазочных системах, снижает риск отказов, связанных с обслуживанием, и уменьшает простои. Дополнительно, это снижает общую стоимость владения оборудованием за счёт снижения затрат на обслуживание, энергопотребление и утилизацию отходов. Лёгкие композиты также уменьшают пусковые моменты и инерционные нагрузки, что повышает энергоэффективность оборудования. Ежегодно в промышленности используется более 170 тысяч тонн смазочных материалов, значительная часть которых становится отходами, увеличивая нагрузку на производственные процессы и окружающую среду.
— Развитие инженерных и суперконструкционных пластиков формирует основу для перехода к более функциональным, лёгким 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, — рассказал старший руководитель проектов научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации» Иван Меньшиков.
— Композиция подбиралась с учётом реальных режимов работы оборудования — температур, нагрузок и агрессивных сред, где традиционные решения требуют постоянного обслуживания. Наличие линейки из нескольких десятков специализированных композитных составов даёт 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, — поделился руководитель проекта COMPALS, НТЦ «Приводная Техника» Владимир Плаксий
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.