08/06/2018

Новый полимер из России обладает уникальными свойствами

08/06/2018

Новый полимер из России обладает уникальными свойствами

Томские ученые при содействии ИХТЦ разработали технологию синтеза нового полимера с уникальными свойствами. Он не горюч, биологически безопасен, обладает высокой прочностью и высокой прозрачностью. Полимер в разы доступней и дешевле существующих аналогов, поскольку проще в производстве и делается исключительно из отечественного сырья. В настоящий момент идут его опытно-промышленные испытания.
Если бы не наша скромность, мы бы сказали, что подготовили революцию на рынке композитных материалов и инженерных пластиков, но пока что придется ограничиться сухими цифрами и фактами.

Производство полимеров в России: проблемы и перспективы

Последнее десятилетие рынок полимеров в России развивался хорошими темпами. По отношению к 2010 году производство пяти базовых полимеров (полиэтилен, полипропилен, полистирол, ПВХ, ПЭТФ) увеличилось на 55%. В 2017 году объемы выпуска перешагнули 5 млн. тонн. Спрос на них превышает предложение, а производители пока не способны удовлетворить запросы переработчиков.

В сегменте композитных материалов и инженерных пластиков ситуация печальней. Десятилетиями страна жила на импортных продуктах и технологиях, и одного желания заместить ввоз сырья, полуфабрикатов и собственно композитов отечественным производством недостаточно.

Инженерные пластики и композитные материалы нужны везде: в оборонном комплексе, для производства продукции двойного назначения, в гражданских отраслях. Многие крупные компании осознают, что нужно перерабатывать нефть в продукцию высокого передела. Здесь шире рынок, выше стоимость, соответственно, больше прибыли.

В 2008 году страна взяла курс на полное самообеспечение в вопросе поставок для выполнения оборонных заказов. Правительство утвердило ФЦП производства стратегических композитных материалов для ОПК, предусматривающую отказ от
закупок более 300 видов комплектующих к 2020 году Санкции 2014 года эту интенцию лишь усилили. Определенных успехов достичь удалось. Если раньше зависимость от импорта в производстве композитов оценивали в 50−55%, то к 2017 году ее удалось снизить до 35−40%. Есть несколько причин, почему импортозамещение композитных материалов и инженерных пластиков тормозит:
Большая часть технологий и производств была утрачена в постсоветское время физически или за ненадобностью для новой экономической политики «стэнфордских пионеров» (так, например, в стране «убили» производство эпихлогидрина — важнейшего компонента для синтеза эпоксидных смол).
Неразвитость внутреннего рынка, низкий спрос (например, нет активной динамики развития судостроительного комплекса — нет потребности в композитах), недостаток кадров.
Сложный и затянутый процесс сертификации новых композитных материалов, порядка разработки стандартов и тестирования.
Нужны новые многофункциональные синтетические полимеры и лишь силами Umatex Group (подразделение «Росатом»), безраздельно господствующей на этом рынке, сделать революцию в промышленном производстве композитных материалов не получится.
Драйверы роста российского рынка композитов
Драйверы роста российского рынка композитов (%) по результатам опроса участников международной конференции «Композиты и компаунды» (2017)

Новый полимер со сверхспособностями

Инжиниринговый центр с участием научного и технологического партнеров (Томский государственный университет, ГК «Новохим») разработал новый многофункциональный полимер с уникальными свойствами, фактически не имеющий аналогов на современном рынке. В настоящий момент готова и доведена до ума лабораторная технология синтеза вещества, полным ходом идет апробация полимера в опытно-промышленных условиях на базе опытно-производственной площадки предприятия «Новохим». Подготовлена заявка на регистрацию патента на несколько разновидностей полимера.

Полимер представляет собой смолообразный продукт (термореактивную смолу, наподобие эпоксидной), созданный на основе гликолурила и меламина. В зависимости от условий полимеризации она может образовывать полимер различной молекулярной массы, что и определяет его свойства и позволяет их регулировать в достаточно широких пределах. Благодаря своим особенностям и кросс-сшитой структуре полимер:
не горит (температура его деструкции 337°C);
нетоксичен;
обладает высокой прочностью;
устойчив к агрессивной среде;
По сравнению с традиционной эпоксидной смолой, 90% внутреннего спроса на которую закрывают в основном китайские поставщики, новый полимер проще в синтезе и существенно дешевле.
При введении в состав полимера наполнителей его функциональные характеристики значительно улучшаются. Например, повышаются ударная вязкость целлюлозосодержащих композитов, в разы возрастает их предел прочности при разрыве и изгибе. При использовании полимера в составе композитов на этапе испытаний предел прочности составил 66 МПа.
Сравнение основных технологических параметров получения с некоторыми известными полимерами
Сравнение основных технологических параметров получения с некоторыми известными полимерами

Замена поликарбонату

Из существующих на текущий момент неспециализированных (то есть — широко выпускаемых) полимеров более-менее похожими физико-механическими свойствами в совокупности с прозрачностью обладает поликарбонат.

В России до 2008 года производство поликарбоната базировалось исключительно на привозном сырье из Японии, Китая, Германии и Израиля. Запуск завода «Казаньоргсинтез» мощностью 65 тысяч тонн в год частично закрыл брешь в выпуске гранулята, внутренний рынок получил импульс к развитию.

Но история с поликарбонатом чем-то похожа на историю с удорожанием бензина. Казанскому предприятию, как и нашим нефтяникам, по большому счету все равно, куда сбывать продукцию. Если динамика мировых цен и колебания курсов валют говорят им, что выгоднее гнать на экспорт — так и будет.

Это называется держать цены в соответствии с импортным паритетом. Если государство сегодня пытается пристыдить нефтепереработчиков, то ПК-гранулят не считается стратегическим продуктом. В итоге маржинальность последующих переделов снижается, на рынке появляется все больше суррогата с большим количеством вторичных добавок, что может привести к полной дискредитации изделий из поликарбоната.

Практически та же ситуация сложилась с производством в России полиметилметакрилата. Ранее его выпускало ОАО «Дзержинское оргстекло». В 2014 году предприятия окончательно было признано банкротом. Теперь на его территории можно разве что снимать кино в стиле постапокалипсис или играть в пейнтбол.

По технологическим параметрам производства новый полимер превосходит поликарбонат, поливинилхлорид и прочие синтетические пластики. На проведение синтеза требуется в разы меньше времени, выход продукта выше.

Все сырье для производства полимера — отечественное. Поэтому стоимость и доступность конечного продукта значительно превосходят таковые для существующих аналогов.

Процесс синтеза проще, экологичней. Если изделия из поликарбоната и полиметилметакрилата требуют добавки антипиренов, то новый полимер не горюч сам по себе. Тем более что бром-содержащие антипирены в скором времени в России будут под запретом (а в Европе уже сейчас).

Следующий момент: синтетические полимеры обычно обладают относительно слабой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. То есть для достижения высоких эксплуатационных характеристик необходимо вводить в их состав УФ-стабилизаторы. Для полимера, который изобрели томские ученые, этого не требуется.

Где новый полимер можно использовать

Область применения у нового полимера может быть самой широкой: от замены тяжелых авиационных сплавов при создании ракет и самолетов до создания прозрачной и безопасной тары для транспортировки продуктов. Он может использоваться для производства композитных материалов, как замена литьевым конструкционным пластикам, смолам, для получения прозрачных покрытий и изделий (типа щитков и масок для пожарных и т. п.).
Где можно использовать новый полимер
В строительстве в составе композитов полимер позволит повысить прочность конструкций, их устойчивость к высокой температуре и агрессивной среде. Новый материал успешно выдерживает воздействие большинства химических веществ. Он делает электроизоляционные материалы максимально огнестойкими и безопасными.

Отдельно стоит сказать про проблему захоронения и утилизации токсичных отходов. Их можно заливать смолоподобным полимером, который после застывания будет ограничивать выделение опасных веществ в окружающую среду.


Новым полимером уже заинтересовались наши европейские коллеги. Мы надеемся, что российская промышленность также проявит инициативу. Инжиниринговый центр готов к предоставлению образцов материала для испытаний и к масштабированию производства в соответствии с запросами рынка.
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Вы можете задать любой интересующий вас вопрос, заполнив форму обратной связи, или по телефонам в разделе «Контакты».

Будем рады сотрудничеству!
Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Еще новости
Made on
Tilda