ИСТИНА

Температуры эксплуатации полимерных композиционных материалов (ПКМ) ограничены сверху полимерной природой матрицы. Реактопласты, полученные из бис-фталонитрилов (ФН) с 1980-х годов рассматривались как перспективные матрицы для ПКМ ввиду высоких температур стеклования (Тс > 400℃) и разложения – выше 500℃. Углепластики на основе бис-фталонитрилов рассматриваются в качестве альтернатив металлам при создании лопаток компрессора первой ступени в газотурбинных двигателях, тепловых щитов спускаемых космических аппаратов, обшивки сверхзвуковых самолётов, из-за низкой горючести (КИ > 80%) интерьеров подводных лодок, тоннелей и поездов. Благодаря высокому коксовому остатку (до 80%) бис-фталонитрилы являются перспективными источниками углерода для производства С/С композиционных материалов. Фактором, ограничивающим использование бис-фталонитрилов долгое время, являлись высокие температуры плавления исходных мономеров, значительно усложняющие процесс переработки связующих в композит. Настоящий обзор будет описывать эволюцию химической структуры бис-фталонитрильных мономеров, направленную на улучшение их технологичности: снижение температур плавления мономеров, увеличение термоокислительной стабильности, изучение процесса полимеризации и влияния на него различных инициаторов. Планируемый обзор будет содержать четыре основных раздела. Первый раздел будет посвящен краткой истории открытия уникальных термических свойств полимеров на основе фталонитрильных соединений. В этом разделе также будут описаны первые бисфталонитрильные связующие, методы их синтеза и технологические трудности, которые были обнаружены при изготовлении полимерных композиционных материалов на их основе. Поскольку термическая полимеризация ФН – чрезвычайно медленный процесс, требующий длительного времени и высоких температур, реакции полимеризации с их участие проводят в присутствии со-мономеров или катализаторов полимеризации. Второй раздел будет описывать применение металлов и их солей, фенолов, ароматических аминов в качестве инициаторов полимеризации. Дополнительно будут описаны процессы вовлечения в полимеризацию ФН другими функциональными группами, в частности пропаргильными и алкинильными группами. Существенной проблемой фталонитрильных мономеров является узкое технологическое окно формование смолы, так как температура активной полимеризации смолы часто оказывается близка к температуре плавления мономера. Можно выделить три основных направления работы, которые были выбраны для решения данной проблемы: применение нескольких мономеров с целью получения низкоплавкой эвтектической смеси, синтез олигомерных ФН с относительно низкими температурами стеклования и получение низкоплавких ФН соединений на основе фосфатов, фосфонатов, силикатов и других гетероатомных линкеров. Таким образом третий раздел обзора будет посвящен поиску фталонитрильных мономеров с целью улучшения технологичности процесса изготовления ПКМ. Данный раздел будет описывать методы синтеза, термические и реологические свойства мономеров, условия полимеризации и свойства полимеров. В заключающем разделе будут рассмотрены методы получения ПКМ на основе фталонитрильных связующих. Будет представлено детальное сравнение технологий изготовления ПКМ на основе фталонитрильных связующих разных поколений и их свойств, и высокотемпературных связующих другой химической природы. Стоит отметить, что к настоящему времени как в русскоязычной, так и в зарубежной научной литературе отсутствует обзорные статьи, посвященные высокотемпературным связующим на основе бис-фталонитрилов и полученным из них композитам. В связи с этим, предлагаемый обзор будет интересен как российским, так и зарубежным ученым, будет иметь высокий потенциал цитируемости и будет способствовать повышению престижа отечественной науки.