Аннотация проекта Номер Соглашения о предоставлении

Аннотация проекта
Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.577.21.0167
Руководитель проекта: Апанович Николай Алексеевич
Тема: Разработка импортозамещающих, инновационных, наноструктурированных,
полимер-иммобилизованных, антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых
и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях
Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И.
Менделеева"
Ключевые слова: КОМПОЗИЦИОННЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ,
РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, ДОБАВКА- МОДИФИКАТОР, ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ,
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
Цель проекта
Целью
проекта
является
разработка
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных, полимер-иммобилизованных, антикоррозионных материалов
барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях,
предназначенных для долговременной защиты крупногабаритного промышленного
оборудования, коммуникаций и металлоконструкций на предприятиях химической и
нефтехимической промышленности, в судостроении и судоремонте, для защиты нефтегазо- и трубопроводов, очистных сооружений, а также опор линий электропередач.
Внедрение разрабатываемой продукции в производство должно не только снизить
экологическую напряженность на рабочих местах, но и привести к уменьшению
энергопотребления предприятий, работающих в области окраски различных
конструктивов и материалов.
Основные планируемые результаты проекта
Разработка
и
коммерциализация
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных, полимер-иммобилизованных, антикоррозионных материалов
барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях, в том
числе: Проведение патентных исследований по ГОСТ Р15.011-96, отражающих
современный технический уровень и тенденции развития разработки и исследования
импортозамещающих инновационных полимер-иммобилизованных антикоррозионных
материалов барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях,
разработка лабораторной методики получения добавки-модификатора, придающей
инновационным полимер-иммобилизованным материалам барьерного типа повышенную
стойкостью к окислению и коррозии, и, позволяющей наносить эти материалы в
неблагоприятных условиях. В этой методике должны быть приведены сравнительные
данные по технологии отверждения разрабатываемой продукции. Будет произведен
сравнительный анализ целевых и эксплуатационных характеристик, таких как адгезионная
прочность, твердость, паропроницаемость и т.п. разрабатываемого материала с
имеющимися на рынке промышленными образцами для антикоррозионной защиты, как в
условиях, принятых для нанесения промышленных материалов (влажность воздуха до
70%), так и в неблагоприятных условиях (высокая влажность воздуха, от 70% до 100%, а
также влажные подложки). Созданная технология позволит управлять процессом
формирования
покрытий
на
основе
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных, полимер-иммобилизованных, антикоррозионных материалов
барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях. Разработка
научно-обоснованных
технологических
принципов
создания
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных,
полимериммобилизованных, антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых и
эксплуатируемых в неблагоприятных условиях. Разработка рекомендаций для составления
базовых рецептур получаемых материалов. Установленные физико- химические основы
совмещения полимерной фазы с неорганической, позволят управлять процессом
получения импортозамещающих, инновационных, наноструктурированных, полимериммобилизованных, антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых в
неблагоприятных условиях, а благодаря исследованиям, направленным на варьирование
технологических параметров (соотношение, температура, особенности конструкции
аппаратов, тип перемешивающего устройства и режимы работы и т.п.), будут разработаны
оптимальные
рецептуры
композиций.
Разработка
методики
изготовления
экспериментальных образцов получаемых полимер-иммобилизованныхматериалов.
Получение экспериментальных образцов по разработанным методикам. Также будут
разработаны Программа и методики исследовательских испытаний полученных
экспериментальных образцов, и проведены испытания по разработанной методике.
Предполагается разработка лабораторного технологического регламента получения
экспериментальных
образцов
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных, полимер-иммобилизованных, антикоррозионных материалов
барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в неблагоприятных условиях. На основе
полученных данных экспериментальных исследований будет проведено техникоэкономическое обоснование получения указанных материалов, а также разработаны
рекомендации по использованию созданных технологических решений по реализации
продукции в реальном секторе экономики.
Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической,
инновационной) продукции
В настоящее время для получения большинства антикоррозионных покрытий на
промышленных объектах используются эпоксидные лакокрасочные материалы. Они
представляют собой двухкомпонентную систему. Первым компонентом является
эпоксидная грунтовка или эпоксидная эмаль, а вторым отвердитель. На настоящий момент
в качестве отвердителей используются различные полиамины: гексаметилендиамин,
диэтилентриамин,
триэтилентетраамин,
полиэтиленполиамин
и
различны
олигоаминамиды. Основным недостатком таких систем является то, что материал после
смешения двух компонентов можно наносить на конструкции при влажности воздуха не
более 70%. Этот недостаток значительно увеличивают расходы на ремонт пришедших в
негодность лакокрасочных покрытий, нанесенных на металлоконструкции, нефтепроводы
и т.п. объекты. При этом основной проблемой при проведении ремонтных работ является
подготовка ремонтируемой поверхности, которая предшествует нанесению используемого
для ремонта лакокрасочного материала, и, как правило, заключающейся в следующих
технологических операциях: удаление старого покрытия с поврежденных участков; сушка
подложки (до влажности не более 70%); подготовка поверхности под окраску
(обезжиривание, специальная обработка изолирующими и пассивирующими составами,
создание шероховатости и т.п.). Самым узким местом в этих операциях является сушка
ремонтируемой подложки до влажности не более 70%. На настоящий момент именно изза высоких требований по влажности многие объекты практически невозможно
ремонтировать в полевых условиях, поскольку получение лакокрасочных покрытий
должного качества по эксплуатационным (стойкости к агрессивным средам – морская и
пресная вода, атмосферные осадки и т.п.) и физико-механическим (адгезия к материалу
конструкции, износостойкость, эрозионная стойкость и т.п.) характеристикам просто
невозможно. Кроме того, организация временных цехов и площадок для ремонта требует
значительных вложений и большого парка оборудования, что может быть оправдано
только при наличии большого количества поврежденных изделий, а для некоторых
конструктивов (пирсы, доки и т.п.) это исключено в принципе. Стоимость работ по
предварительной подготовке поверхности, связанной с удалением плотной ржавчины и
окалины, достигает в отдельных случаях до 80% общей стоимости окрасочных работ.
Полимер-иммобилизованные антикоррозионные материалы барьерного типа, наносимые и
эксплуатируемые в неблагоприятных условиях, лишены указанных недостатков. Это в
первую очередь связано с тем, что вместо традиционно используемых полиаминов мы
предлагаем принципиально новый класс добавок-модификаторов, которые химически
преобразуют влагу, имеющуюся на подложке. Поэтому разрабатываемые материалы
смогут наноситься не только при влажности воздуха более 70%, но даже на подложки с
конденсированной влагой. Кроме того, благодаря химическому связыванию молекул
воды, покрытия на основе разрабатываемых материалов обладают повышенными
эксплуатационными и физико-механическими свойствами (например, адгезия по методу
нормального отрыва возрастает в 3-5 раз по сравнению с серийно- выпускаемыми
лакокрасочными материалами). Применение таких материалов не только способствует
повышению технологичности и ремонтопригодности за счет сокращения капитальных
затрат на организацию специальных ремонтных площадок, но и позволяет их
использование
для
защиты
поверхностей
различных
металлоконструкций,
эксплуатируемых в неблагоприятных условиях (даже постоянно контактирующих с
морской и пресной водой).
Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта
Импортозамещающие,
инновационные,
наноструктурированные,
полимериммобилизованные, антикоррозионные материалы барьерного типа, наносимые и
эксплуатируемые в неблагоприятных условиях, предназначены для долговременной
защиты крупногабаритного промышленного оборудования, коммуникаций и
металлоконструкций на предприятиях химической и нефтехимической промышленности,
в судостроении и судоремонте, а также при защите нефте-, газо- и трубопроводов.
Разработка отечественного инновационного опытно-промышленного производства
импортозамещающих,
наноструктурированных,
полимер-иммобилизованных,
антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых и эксплуатируемых в
неблагоприятных условиях, не только снизит экологическую напряженность на рабочих
местах, но и приведет к уменьшению энергопотребления предприятий, работающих в
области окраски различных конструкций и материалов. Использование разработанных
импортозамещающих,
инновационных,
наноструктурированных,
полимериммобилизованных, антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых и
эксплуатируемых в неблагоприятных условиях, приведет к решению ряда остро стоящих
проблем в области применения материалов для антикоррозионной защиты, а именно
позволит в полевых условиях при помощи простейшего инструмента (кисти) получать
высококачественные покрытия, обладающие превосходными антикоррозионными
характеристиками. Кроме того, такие материалы будут обладать повышенной
ремонтопригодностью, так как для их использования не требуется ни организация
полевых ремонтных площадок и размещение на них специального вида оборудования, ни
транспортировка (иногда на десятки километров) до ремонтных баз и доков.
Текущие результаты проекта *
На первом этапе реализации настоящего проекта выполняются аналитический обзор
современной
научно-технической,
нормативной,
методической
литературы,
затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР,
патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96, проводится обоснование и
выбор направления исследований на основе анализа состояния исследуемой проблемы, в
том числе результатов патентных исследований, а также исследование путей создания
импортозамещающих
инновационных
наноструктурированных
полимериммобилизованных антикоррозионных материалов барьерного типа, наносимых и
эксплуатируемых в неблагоприятных условиях.