Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проведен обзор и анализ информационных ресурсов по экспериментальным и теоретическим разработкам в области исследуемой проблемы. Выполнен синтез элементоорганического модификатора на основе конденсированных соединений азота, фосфора и бора. Проведено поверхностно-химическая модификация полых алюмосиликатных микросфер и микроволокон низкотемпературной плазмой. Установлено, что наиболее оптимальным является обработка в течение 3-7 минут при мощности воздействия 300 Вт. Данный режим модификации позволяет максимизировать величину коксового остатка материала при высокотемпературном воздействии и увеличить прочность кокса, что позволит увеличить эффективность работы ОТЗМ. Как и в случае модификации микросфер, влияние обработанных микроволокон на упруго-прочностные свойства носит экстремальный характер, и наилучшие значения достигаются при обработке в течение 3-7 минут. Аналогично модификация микроволокон влияет на величину коксового остатка и прочность кокса на отрыв при эрозионном воздействии: происходит увеличение КО на 30-43 % (при теоретически рассчитанном значении в 33 %) и упрочнение коксовой структуры на 8-82 % по сравнению с контрольным образцом и на 6-67 % по сравнению с МКВ-10. Образцы, содержащие модифицированные микроволокна, в меньшей степени подвержены эрозионному воздействию скоростного теплового потока. Исследование физико-механических свойств разработанных материалов при повышенных температурах показало, что наибольшее сохранение свойств происходит при введении микроволокна, обработанного низкотемпературной плазмой в течение 10 минут. Проведено исследование возможности применения синтезированного элементоорганического модификатора АФБ в рецептуре ПВС-пленок. Показано, что при этом повышается их термостойкость, огнестойкость и способность к биоразложению. Для расширения ассортимента компонентов, повышающих коксовое число эластомерных ОТЗМ, и поиска направлений утилизации отходов промышленности Волгоградского региона проведено исследование возможности применения отходов трубного производства – пыли газоочистки, в качестве полифункциональных модификаторов полихлорпреновых клеев. Микродисперсная структура пыли газоочистки, наличие большого содержания диоксида кремния и физико-химическая активность позволили повысить адгезионные свойства и термостойкость клеевых композиций на основе полихлоропрена.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Получено два фосфорорганических модификатора: диметилкарбамил(диаминометил)фосфорамид (ДДФ) путем взаимодействия дициандиамида с диметилфосфитом в растворе фосфорной кислоты и второй – гексакис(2-(2(борокси)этокси)этил) (нитрилотрис(метилен)трисфосфонат (АФБ) – продукт взаимодействия аминотриметиленфосфоновой кислоты, диэтиленгликоля и борной кислоты. Показана возможность применения в составе эластомерных композиций базальтового микроволокна, обеспечивающего повышение огнетеплозащитных характеристик материала, при сохранении его физико-механических свойств. В соответствии с проведенными исследованиями оценена эффективность обработки синтезированными модификаторами микродисперсных компонентов (микросфер и микроволокон) эластомерных огнетеплозащитных материалов. Показано, что вводимые функционально-активные компоненты, образуя относительно крупные микроструктуры, приводят к некоторому снижению прочностных показателей, однако их значения все равно остаются выше нормативных. Более важным является тот факт, что плотность композиций по мере увеличения содержания микросфер уменьшается и приближается к контрольному варианту. Проводимая предварительная модификация используемых компонентов позволяет получать структуры в соответствии с представленной схемой, так и приводит к образованию промежуточных вариантов, также способствующих повышению огнетеплозащитной эффективности материала. Введение исследуемых функционально-активных компонентов обеспечивает увеличение времени прогрева необогреваемой поверхности образца на 17 % по сравнению с контрольным образцом, увеличение коксового числа в 5 раз по сравнению с контрольным, а также меньшей скоростью линейного горения. Эффективность исследуемых добавок подтверждается методами ДТА и ТГ анализов. При введении исследуемых компонентов происходит увеличение коксового остатка на 4-30 % и увеличение площади эндотермического пика на 24 %. Совместная модификация микросфер и микроволокон синтезированным модификатором в условиях воздействия низкотемпературной плазмы, обеспечивающей активацию поверхности микродисперсных компонентов, что создает условия для возникновения различных связей с модификатором и последующим усилением процессов коксования эластомерных огнетеплозащитных материалов. При использовании качестве рабочего газа плазмы воздуха, на поверхности образуются азотсодержащие функциональные группы, что подтверждается данными элементного анализа. Совместная модификация микродисперсных компонентов низкотемпературной плазмой и раствором ДДФ повышает устойчивость материалов в большей степени – образцы теряют на 10-19 % меньше прочности и практически не теряют твердость по сравнению с контрольным образцом. Образцы, содержащие модификатор ДДФ, менее подвержены процессу осмоления. Полученные экспериментальные данные позволили нам предложить механизм огнетеплозащитного действия материалов, содержащих функционально-активные структуры. По мере прохождения теплового потока через толщину огнетеплозащитного материала протекает ряд адаптивных процессов: в верхних слоях материала происходит деструкция полимерной матрицы и введенные функционально-активные компоненты обеспечивает образование более плотного мелкопористого коксового слоя, армированного микроволокном; в более глубоких слоях материала за счет наличия на поверхности микросфер фосфорборорганического модификатора инициируются процессы коксообразования, обеспечивающие уменьшение скорости прогрева. Под действием высокотемпературного теплового потока введенные функционально-активные компоненты преобразуются в армированный коксовый слой с повышенной устойчивостью к эрозионному уносу и пониженной теплопроводностью. В этом случае МСФ играют роль центров коксообразования. Слой фосфоразоторганического модификатора на поверхности МСФ является инициатором этого процесса и при этом удерживает МВ, необходимое для повышения прочности кокса в условиях эрозионного уноса материала.