Учёные КНИТУ-КАИ запатентовали состав эпоксидной грунтовки с фосфорсодержащим олигомером и монтмориллонитом

Группа исследователей кафедры производства летательных аппаратов Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) — Амирова Л.М., Андрианова К.А., Никитин В.С., Хусаинов Д.И. — получила патент Российской Федерации RU 2858796 на состав эпоксидной грунтовки, выданный 24 марта 2026 года. Авторы заявляют о повышенной теплостойкости покрытия, улучшенных барьерных свойствах при контакте с водой и агрессивными средами и сохранении технологических характеристик исходной композиции, в частности вязкости. Грунтовка ориентирована на применения в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и смежных отраслях, где конструкционные материалы эксплуатируются при повышенных температурах. Состав композиции По данным разработчиков, состав комбинирует четыре основные группы компонентов: смесь эпоксидиановых смол (низковязкая и высоковязкая бисфенол-А смолы), фосфорсодержащий эпоксидный олигомер, ароматический аминный отвердитель и монтмориллонитовый наномодификатор. Соотношение компонентов в массовых частях: низковязкая эпоксидиановая смола — 100; высоковязкая эпоксидиановая смола — 20; триглицидилфосфат — 20; монтмориллонит — от 3 до 20; диэтилтолуолдиамин — в стехиометрическом количестве, рассчитанном по эпоксидному числу смолы. В качестве низковязкой смолы использована марка DER 330 (производитель — Olin), в качестве высоковязкой — DER 671 того же производителя. Обе марки являются стандартными промышленными бисфенол-А эпоксидными смолами; DER 330 широко применяется в индустриальных и защитных покрытиях. Ароматический аминный отвердитель — диэтилтолуолдиамин (DETDA) марки DEH-650, в открытых каталогах производителя обозначаемой как продукт линейки D.E.H., которая исторически принадлежала Dow Chemical и в 2015 году была передана компании Olin вместе с эпоксидным бизнесом. Само соединение DETDA (CAS 68479-98-1) — известный класс ароматических диаминов, выпускаемый также Lonza (DETDA 80) и Albemarle (Ethacure 100). Монтмориллонит, в том числе модифицированный поверхностно-активными веществами (цетилтриметиламмоний бромидом — ЦТМАБ или пиридиний бромидом), вводится как наноструктурный модификатор. По данным авторов, он повышает барьерные свойства, теплостойкость и физико-механические характеристики отверждённой эпоксидной матрицы. Триглицидилфосфат как фосфорсодержащий эпоксидный олигомер обеспечивает снижение вязкости композиции, уменьшает горючесть и формирует градиент состава по толщине покрытия. Режим отверждения Заявленный режим отверждения — ступенчатый: 2 часа при 100 °C, затем 2 часа при 150 °C и 2 часа при 250 °C. Авторы указывают, что такой режим обеспечивает формирование термостойкой пространственно сшитой структуры. По результатам сравнительных испытаний с прототипом (патент RU 2478674), казанский состав, по заявлению разработчиков, продемонстрировал большую адгезионную прочность и стойкость к воде и агрессивным средам, оценённые по соответствующим ГОСТам; конкретные числовые показатели в публикации не приводятся. Ступенчатый режим с финальной выдержкой при 250 °C при общей продолжительности шесть часов представляет собой лабораторный протокол отверждения и предполагает соответствующую модификацию для промышленного применения. Это типичная ситуация для систем, рассчитанных на использование с ароматическими аминами высокой реакционной активности и фосфорсодержащими модификаторами: режим отверждения определяет полноту реакции сшивки и достижение заявленных характеристик. Контекст научного направления Каждый из трёх ключевых компонентов казанской системы — эпоксидиановая основа, фосфорсодержащий модификатор и органомодифицированный монтмориллонит — представляет собой развитое самостоятельное научное направление. Фосфорсодержащие модификаторы DGEBA с ароматическими аминами активно изучаются последние два десятилетия. Например, в статьях группы из Polymer Degradation and Stability рассматривались системы DGEBA с амид-кислотными аминами, содержащими фосфиноксидные группы; в более поздних публикациях в ACS Omega, Industrial & Engineering Chemistry Research, Progress in Organic Coatings описаны DOPO/DDM/DGEBA и DGEBA/DDS системы с температурой стеклования 150–230 °C. Эпокси-монтмориллонитовые антикоррозионные нанокомпозиты — отдельное обширное направление. В частности, в публикации в журнале MDPI Coatings (2017) исследовались эпоксидные покрытия с органоклеями для защиты стали; в Journal of Coatings Technology and Research (Springer, 2022) — нанокомпозитные мембраны на основе органомодифицированного монтмориллонита и эпоксидной смолы для защиты алюминия. Конкретно ЦТМАБ-модифицированный монтмориллонит как наполнитель эпоксидных систем рассматривался в недавней работе Comparative Evaluation of Redox and Non-Redox Epoxy–Clay Coatings (Polymers, 2025). Таким образом, по отдельным линиям подобных систем существует развитая международная исследовательская база. Конкретная казанская композиция объединяет три направления — фосфорсодержащий эпоксидный олигомер, ароматический амин и органомодифицированный монтмориллонит — в одной системе с регламентированным процессом смешения и ступенчатым режимом отверждения. По заявлению авторов, эта комбинация позволяет получить покрытие, отличающееся от ранее запатентованных решений по совокупности свойств — теплостойкости, барьерных характеристик и физико-механических показателей. Практические наблюдения Несколько технологических аспектов разработки заслуживают внимания при оценке практического применения. Все три ключевых сырьевых компонента — DER 330, DER 671 и DETDA-производный отвердитель DEH-650 — производятся за пределами Российской Федерации (Olin — США, ранее в составе Dow Chemical). В условиях текущего санкционного режима поставка этого сырья на российский рынок возможна по схемам параллельного импорта, либо потребуется адаптация рецептуры под отечественные или альтернативные импортные эквиваленты. Триглицидилфосфат как фосфорсодержащий эпоксидный олигомер не относится к наиболее распространённым в промышленном применении модификаторам — отрасль чаще использует DOPO-производные, фосфонатные эпоксиды и фосфор-азотные соединения. Использование триглицидилфосфата в казанской системе может быть продиктовано задачей снижения вязкости композиции при сохранении функциональности, что отдельно отмечено авторами. Финальная теплостойкая структура с выдержкой при 250 °C характерна для систем с ароматическими аминами и фосфор-модифицированной DGEBA-основой; конкретные показатели Tg и термического разложения для казанского состава в открытом пресс-релизе не приведены. Следующий этап развития разработки — переход от лабораторного режима отверждения к технологически приемлемому промышленному, валидация заявленных характеристик независимыми испытаниями и адаптация рецептуры под доступную сырьевую базу. От степени продвижения по этим направлениям будет зависеть, перейдёт ли разработка в коммерческое использование в названных авторами отраслях.