Новый класс сверхлёгких, высокопрочных композитов на основе СВМПЭ

На нашем предприятии начато производство сверхлёгких, высокопрочных композитов на основе СВМПЭ. Эти композиты относятся к новому классу под общим названием «AQUA-LITE-PRO». Они изготавливаются из различных полимеров разными способами, но всех их объединяют свойства — лёгкость, прочность, плавучесть.

Мы предлагаем новый многослойный композитный материал, созданный чередованием слоёв на основе прессованной ваты из нановолокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и матов или тканей из волокон Dyneema®. Матрицей является связующее из термореактивной смолы. Такие пластики обладают исключительно низкой плотностью, высокой удельной прочностью, плавучестью и устойчивостью к воде, УФ-излучению, химикатам и биологическому старению.

Ключевые свойства композита

Плотность	0.3 – 0.95 г/см³ (плавает)
Прочность на растяжение	80 – 150 МПа (в зависимости от армирования)
Прочность на изгиб	100 – 250 МПа
Ударопрочность (по Шарпи)	Высокая (вязко-упругое поведение)
Водопоглощение (7 дней)	< 0.1%
Температурный диапазон	-60 °C … +90 °C
Устойчивость к УФ	Высокая (с защитным слоем)
Срок службы (оценка)	> 20 лет (в морской среде)

В многослойном композите, чередуя последовательность слоёв из матов Dyneema и слоёв прессованной нановаты СВМПЭ, можно добиться уникального сочетания характеристик AQUA-LITE-PRO. Такая структура перспективна для ударопрочных применений, особенно при распределённой нагрузке по площади (взрыв, удар обломком, падение).

Роль слоёв при нагружении

1. Маты или ткань из волокон Dyneema® (микроволокна)

Основная функция: рассеивание энергии удара + защита от проникновения.

Работают на растяжение при ударе — волокна «натягиваются», поглощая энергию.
Распределяют нагрузку по площади за счёт структуры переплетений.
Задерживают осколки, пули, обломки благодаря высокой прочности и жёсткости.
Обеспечивают гибкость и устойчивость к многократным деформациям.

2. Прессованные пластины из ваты СВМПЭ (нановолокна)

Основная функция: высокая плотность энергопоглощения + локальное упрочнение + сдерживание деформации.

Плотная, упорядоченная структура нановолокон работает как наноармированная пластина.
При ударе: волокна вытягиваются, матрица разрушается, но энергия поглощается за счёт трения и перепутанности.
Огромное количество межволоконных контактов рассеивает энергию на наноуровне.
Снижают локальную деформацию и увеличивают жёсткость — «панцирь» между мягкими матами.

Применение пластика

Морские и водные технологии
- Плавучие платформы, понтоны, буи;
- Корпуса катеров, дронов, судов на воздушной подушке;
- Спасательные средства, жилеты.
Авиация и дроны (UAV)
- Лёгкие панели обшивки, элементы фюзеляжа;
- Защитные кожухи, опоры.
Спортивный инвентарь
- Сноуборды, лыжи, кайтборды;
- Элементы защиты (шлемы, наколенники).
Строительство и архитектура
- Лёгкие панели для перегородок, фасадов;
- Звуко- и теплоизоляция (при комбинировании со вспененными слоями).
Автомобилестроение
- Элементы интерьера, обшивки, панели;
- Снижение массы → рост запаса хода электромобилей.
Упаковка премиум-класса
- Ударопрочные кейсы, футляры для оптики, приборов, музыкальных инструментов.
Космос и робототехника
- Спутники, марсоходы, дроны — где критичны масса и надёжность.

Ближайшие перспективы

Представляет интерес создание пластика с применением матов или тканей из гибридных высокопрочных волокон и пластин из нановолокон этих материалов, чтобы расширить эксплуатационные диапазоны применения.

Наше предприятие располагает технологиями получения, компактирования и пропитки нановолокон из основных высокопрочных и высокомодульных полимеров — СВМПЭ и арамидов.

На фото — листовые материалы композиционного пластика с различным сочетанием слоёв.