name: Эпоксидные эластичные клеи для изделий, используемых в условиях космического пространства
keyword_list: факторы космического пространства прочность при сдвиге эластичность реология отверждение модификация олигоэфир аддукт эпоксидная композиция конструкционный клей
abstract: Развитие современного машиностроения ставит задачи разработки полимерных клеев, устойчивых к воздействию вибрационных, ударных нагрузок, обеспечивающих высокую механическую прочность соединений в сочетании с повышенной эластичностью, необходимой для склеивания материалов с различающимися коэффициентами теплового расширения, для нивелирования напряжений, возникающих при изменениях температуры. 
  Для сборки узлов изделий космической техники, испытывающих воздействие вибрационных и ударных нагрузок, изменения температуры в интервале от минус 196 ºС до плюс 150 ºС, требуются конструкционные клеи холодного отверждения (без дополнительного нагрева), обеспечивающие относительное удлинение при разрыве не менее 10 %, прочность соединений при сдвиге не менее 15 МПа, стойкость к вибрационным нагрузкам. Применяемые в настоящее время отечественные эпоксидные клеи марок ВК-9, ЭПК-1 и К-300-61 не полностью удовлетворяют указанным требованиям по прочности, вибростойкости и рабочим температурам получаемых с их помощью соединений, а также по режимам склеивания, характеризуются после отверждения низким относительным удлинением при разрыве – 1 ÷ 2,5 %. 
  Поэтому создание конструкционных клеев с повышенной эластичностью для соединений, работоспособных в условиях космического пространства, является актуальной задачей.
  Целью работы является исследование влияния ди- и триглицидиловых олигоэфиров и аддукта на их основе на физико-химические, технологические и адгезионные характеристики эпоксиаминных композиций для получения конструкционных клеев, сочетающих высокую адгезионную прочность при сдвиге и отрыве с улучшенной эластичностью, обеспечивающих вибро-, ударостойкость, работоспособность в диапазоне температур от минус 196 ºС до плюс 150 ºС (до плюс 200 ºС кратковременно).
  Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
  - исследовать влияние олигоэфиров с концевыми эпоксидными группами и синтезированных аддуктов – продуктов взаимодействия олигоэфирэпоксидов с пиперазином – на процесс отверждения, термомеханические, механические, технологические и эксплуатационные свойства эпоксидных клеевых композиций.
  - установить закономерности, позволяющие повышать эластичность и адгезионные характеристики клеев путем введения в их состав смесей диглицидиловых или триглицидиловых эфиров с различным содержанием эпоксидных групп; 
  - разработать рецептурные составы эпоксидных клеев с заданным уровнем свойств, пригодных для использования в условиях космического пространства.
  На основе проведенных исследований разработан модифицированный эпоксидный конструкционный клей холодного отверждения, обеспечивающий соединение алюминиевых сплавов с прогнозируемыми свойствами: адгезионная прочность при сдвиге – не менее 15-17 МПа, при отрыве – до 35 МПа при температуре 20 °С, относительное удлинение при разрыве – не менее 10 %, температура эксплуатации – от минус 196 ºС до плюс 150 ºС (до 200 ºС кратковременно).
  Изучено влияние ди- и трифункциональных Лапроксидов и их смесей на смачивание, механические, термомеханические, реологические свойства. Установлено, что введение Лапроксидов приводит к снижению вязкости эпоксидных композиций более чем в 4 раза, повышению адгезионной прочности на 15-20 %, эластичности (относительное удлинение возрастает от 2,5 до 13-15 %) при некотором понижении температуры стеклования.
  Методом ротационной и осцилляционной реометрии изучено влияние модификации на процесс отверждения разработанных композиций. Показано, что значения времен гелеобразования, определенные экстраполяцией обратной вязкости к нулю и по кроссоверу, близки. Введение Лапроксидов снижает скорость отверждения, повышая жизнеспособность клеевых композиций.
  Методом ДСК были получены зависимости степени превращения от времени. Установлено, что эти зависимости удовлетворительно описываются уравнением второго порядка на первой стадии процесса. Далее процесс переходит в диффузионную фазу и описывается уравнением, учитывающим автоторможение. Переход от кинетического к диффузионному процессу зависит от вида модификатора и условий отверждения.
  Предложен новый подход к модификации эпоксидных композиций, заключающийся в использовании синтезированного аддукта на основе Лапроксида 702 и пиперазина в составе отверждающей системы. Применение аддукта позволило повысить деформационно-прочностные характеристики отвержденных композиций при сохранении температуры стеклования.
  Получен композиционный материал и проведены испытания на ускоренное климатическое старение и воздействие факторов космического пространства. Полученные результаты подтверждают возможность применения разработанного клея для сборки узлов изделий космической техники.
  Научная новизна работы: Разработаны научно-обоснованные подходы к созданию конструкционных эпоксидных клеев холодного отверждения, превосходящих отечественные конструкционные клеи по сочетанию повышенной эластичности, адгезионной и когезионной прочности клеевых соединений за счет модификации смесями ди- и триглицидиловых олигоэфиров. Установлены закономерности влияния функциональности и содержания модификаторов на кинетические и реокинетические особенности процесса отверждения, технологические, термомеханические и деформационно-прочностные свойства разработанных клеевых композиций.
  Синтезированы новые модификаторы эпоксиаминных систем – олигоэфиры с концевыми вторичными аминогруппами, получаемые по реакции соответствующих олигоэфирэпоксидов с пиперазином. Выявлен механизм процесса отверждения на различных стадиях, изучено влияние данных модификаторов на свойства эпоксидных клеевых материалов.
  Практическая значимость. На основе установленных закономерностей по влиянию смесей ди- и триглицидиловых эфиров на свойства клеевых композиций разработан новый конструкционный клей с повышенной эластичностью, работоспособный на сдвиг, отрыв и отслаивание, устойчивый к вибрационным и ударным нагрузкам, стойкий к ионизирующему излучению, термоциклированию (патент на изобретение № RU 2494134), сохраняющий эластичность после ускоренных климатических испытаний (УКИ), имитирующих старение в течение 16 лет.
  Разработанный клей внедрен в АО «НПО Лавочкина» в качестве ремонтного варианта установки элементов раскрепления трубопроводов на блоке баков разгонного блока (РБ) «Фрегат» и на предприятии ФГУП НИИР для установки диэлектрических резонаторов в корпус режекторного фильтра радиоастрономического диапазона системы типа ГЛОНАСС.
  Личный вклад состоит в постановке цели и задач исследований, выборе материалов, непосредственном участии в разработке и изготовлении экспериментальных образцов, проведении их испытаний, анализе экспериментальных данных, формулировании научных положений и выводов.
  Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева» и Акционерном обществе «Композит» (АО «Композит»).
  Научный	руководитель: Щербина Анна Анатольевна, доктор химических наук, доцент, и.о. заведующего кафедрой химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева».
  Научный	консультант: Олихова Юлия Викторовна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии переработки пластмасс федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева».
  Официальные оппоненты:
  Малышева Галина Владленовна, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Ракетно-космические композитные конструкции» (СМ-13) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана»;
  Антонов Сергей Вячеславович, кандидат химических наук, заместитель директора, заведующий лабораторией «Полимерных композитов и адгезивов» федерального государственного бюджетного учреждения науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН).
  Ведущая	организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет».
  Список публикаций по материалам диссертации:
  1. Вялов А.И. Теплопроводные клеи на основе модифицированных эпоксидных смол / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, Л.И. Наумова // Клеи. Герметики. Технологии. - 2009. -  № 3. - С.8-13 (Vyalov A.I. Heat-conducting adhesives based on modified epoxy resins / A.I. Vyalov, S.N. Gladkikh, L.I. Kuznetsova, L.I. Naumova // Polymer Science. Series D. - 2009. – T. 2. №.4. – P. 238-242).
  2. Вялов А.И. Конструкционные клеи с повышенной устойчивостью к деформациям / А.И. Вялов, С.Н. Гладких // Клеи. Герметики. Технологии. - 2011. - №3. -С.9-12. (Vyalov A.I. Structural adhesives with increased deformation resistance / A.I. Vyalov, S.N. Gladkikh // Polymer Science. Series D. - 2011. –T. 4. №.4. – P. 310-313.)
  3. Вялов А.И. Исследование зависимости свойств конструкционных клеев от характера наполнителя – нитрида бора / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.С. Шестаков, А.С. Нечепуренко // Клеи. Герметики. Технологии. - 2011. - №4. - С.28-35.
  4. Вялов А.И. Разработка, исследования конструкционных клеев с высокой деформативной устойчивостью / А.И. Вялов, А.Э. Дворецкий, С.Н. Гладких // Перспективные материалы. - 2011. С.358-361.
  5. Вялов А.И. Конструкционные клеи холодного отверждения с повышенной деформативной устойчивостью / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.С. Шестаков, Д.В. Шохорова // Клеи. Герметики. Технологии. - 2013. - № 3. - С.10-14. (Vyalov A.I. Structural cold-setting adhesives with increased deformabilitty resistance / A.I. Vyalov, S.N. Gladkikh, A.S. Shestakov, D.V. Shokhorova // Polymer Science. Series D. - 2014. – T. 7. №.1. – P. 23-27).
  6. Вялов А.И. Влияние модификации на реокинетику отверждения эпоксиаминной композиции методами реометрии и дифференциальной сканирующей калориметрии / А.И. Вялов, А.А. Щербина, И.Ю. Горбунова, Ю.В. Олихова, О.И. Лобан, В.А. Дьяконов // Пластические массы. - 2022. - № 5-6. - С. 13-15.
  7. Вялов А.И. Разработка конструкционных клеев с повышенной деформативной устойчивостью /А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.И. Крашенинников // Московский государственный университет приборостроения и информатики // Сборник трудов научно-практической конференции «Актуальные проблемы приборостроения, информатики, и социально-экономических наук» серии ««Информационные технологии, математическое моделирование» и «Наукоемкие технологии в машиностроении». Москва. - 2013. - С.89-96.
  8. Вялов А.И. Новые конструкционные клеи для космических аппаратов /А.И. Вялов, Е.В. Колесникова, С.Н. Гладких, А.Э. Дворецкий // Сборник материалов молодёжной конференции «Новые материалы и технологии в ракетно-космической технике». Звездный городок. - 2011. - С.57-67.
  9. Вялов А.И. Новые конструкционные клеи с повышенной деформативной устойчивостью / А.И. Вялов, Д.В. Шохорова, А.С. Шестаков // РКК «Энергия» имени С.П. Королева XIX научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов. Королев. - 2011. - Труды. - С.162-167.
  10. Вялов А.И. Новые конструкционные клеи для изделий РКТ, работоспособные в широком температурном интервале / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.С. Шестаков, А.Э. Дворецкий // Сборник материалов V Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Суздаль. - 2014. - С.97-99.
  11. Вялов А.И. Новые конструкционные клеи для КА, работоспособные в диапазоне от криогенных до повышенных температур / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.С. Шестаков, А.Э. Дворецкий // Сборник материалов XVIII Международной научной конференции «Решетневские чтения». Красноярск. - 2014. С. 66-67.
  12. Вялов А.И. Новые клеи разработки ОАО «Композит» для изделий ракетно-космической техники / А.И. Вялов, С.Н. Гладких, А.Э. Дворецкий // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2016. - № 2. С. 6.
  13. Вялов А.И. Изучения процесса отверждения эпоксиаминной клеевой композиции методом дифференциальной сканирующей калориметрии / А.И. Вялов, Ю.В. Олихова, А.А. Щербина, О.И. Лобан // Материалы XVIII Международной научной-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения». Нальчик. – 2022. С. 64
chairman_dissertation_council.name: Юлия
chairman_dissertation_council.surname: Наумова
chairman_dissertation_council.patronymic: Анатольевна
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Доцент
chairman_dissertation_council.wos_research_id: С-1077-2018
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 55769898900
chairman_dissertation_council.url: https://orcid.org/0000-0001-9968-8244
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0001-9968-8244
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Николай
organization_supervisor.surname: Прокопов
organization_supervisor.patronymic: Иванович
organization_supervisor.position: первый проректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 61.61.39
rubrics.name: Клеи и герметики
oecds.code: 01.04.UY
oecds.name: POLYMER SCIENCE
speciality_codes.name: Высокомолекулярные соединения
speciality_codes.code: 1.4.7.
speciality_codes.name: Технология и переработка полимеров и композитов
speciality_codes.code: 05.17.06
supervisors.fio: Щербина А.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор химических наук
supervisors.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
supervisors.fio: Олихова Ю.В.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Технология и переработка полимеров и композитов
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Малышева Г.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология и переработка полимеров и композитов
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Антонов С.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат химических наук
opponents.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: РТУ МИРЭА
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МИРЭА - РОССИЙСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1037739552740
protection_organization.supervisor_name: СТАНИСЛАВ
protection_organization.supervisor_surname: КУДЖ
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.name: АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОМПОЗИТ"
author_organization.ogrn: 1153702012397
author_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
author_organization.supervisor_surname: ЦАРЕВА
author_organization.supervisor_patronymic: ВИТАЛЬЕВНА
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Организации, учрежденные юридическими лицами или гражданами, или юридическими лицами и гражданами совместно
author_organization.okopf: Непубличные акционерные общества