Новый метод получения прекурсоров разработали нижегородские ученые.

Учёные Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) разработали новый метод получения полимерного сырья (прекурсоров) для создания углеродного волокна, применяемого в высокотехнологичных отраслях промышленности. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
Углеродное волокно является важным конструкционным материалом. Благодаря высокой прочности, не уступающей металлическим сплавам, в сочетании с низким удельным весом и высокой окислительной стабильностью оно является незаменимым авиа- и судостроении, строительстве, медицине, спортивной индустрии, а также в других высокотехнологичных отраслях промышленности.
Основным способом получения углеродного волокна является термическая обработка синтетических волокон, получаемых из полимеров на основе акрилонитрила. Качество готового углеродного волокна и его прочностные характеристики в значительной степени зависят от состава и молекулярно-массовых характеристик исходного полимерного сырья (прекурсоров), из которого производится вытяжка волокна. Таким образом, важными задачами в области синтеза прекурсоров для углеродных волокон являются поиск новых композиций для сополимеризации, а также разработка эффективных методов проведения ее полимеризации, позволяющих контролировать значения молекулярной массы получаемых образцов.
По словам заведующего научно-исследовательской лаборатории органического синтеза и радикальных процессов Университета Лобачевского Ивана Гришина, работа учёных ННГУ посвящена разработке нового метода получения сополимера акрилонитрила, позволяющего получать прекурсор для высококачественных углеродных волокон с высокими прочностью и модулем упругости. Для получения указанных сополимеров акрилонитрила был впервые применена контролируемая радикальная полимеризация по механизму с переносом атома (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP) с использованием в качестве катализатора комплекса бромида меди. Благодаря высокой эффективности инициирования и пофрагментарному росту цепи указанный метод позволяет получать узкодисперсные сополимеры с заданными значениями молекулярной массы.
В результате проведенных экспериментов были получены образцы со значениями молекулярной массы более 70 кДа и узким молекулярно-массовым распределением, что соответствует требованиям, предъявляемым к сополимерам, перерабатываемым в высокопрочные углеродные волокна. Важными достоинствами предложенного метода является использование катализатора в концентрации на уровне сотых долей процента, а также высокая скорость протекания процесса, что обусловлено использованием в качестве активатора глюкозы.
В процессе работы были получены сополимеры, характеризующиеся высокой степенью композиционной однородности, заранее заданным составом и значением молекулярной массы. Использование в качестве сырья сополимеров, полученных по разработанной методике, вместо сополимеров, применяемых в настоящее время, позволит добиться более высокой прочности получаемых углеродных волокон, что в свою очередь позволит им выдерживать более высокие нагрузки без разрушения или уменьшить массу изделия при сохранении тех же механических характеристик, что особенно важно в авиации и спортивной индустрии. Учёными ННГУ уже получен патент на изобретение, еще одна заявка направлена в РосПатент.
Также налажены контакты с промышленными предприятиями, занимающимися производством углеродных волокон и изделий из них, они заинтересованы в результатах нижегородских учёных.