книги / Российские фторполимеры

О российских конференциях по фторполимерам

ского института им. Г.М.Кржижановского, ЦАО Росгидромет, МГУ им. Ломоносова, а также предприятия химического и холодильного секторов экономики, потребители хладагентов, вспенивателей и пропеллентов.

Открыл конференцию заместитель председателя президента Российского Союза химиков В.В.Семёнов. С вступительным словом к участникам конференции обратились академик РАН, руководитель координационного совета консорциума «Фторполимерные материалы и нанотехнологии» В.М.Бузник, и главный редактор журнала «Химия и бизнес» А.И.Перхов. Они отметили важность обсуждения рассматриваемой темы, вокруг которой много спекулятивного, включая поспешные Нобелевские премии. С докладами выступили: В. Гринин - руководитель группы фторопластов и газов ОАО «ГалоПолимер», д.х.н. профессор В.Г.Барабанов - зам. директора НИОХОС, нач. отдела РНЦ «Прикладная Химия» (г. СанктПетербург), академик В.Н.Целиков - действительный член Международной Академии холода, д.т.н. профессор И.М.Мазурин - Энергетический институт (ЭНИН) им. Г.М.Кржижановского, д.ф.м.н Г.М.Крученицкий - заведующий отделом озонного мониторинга Центральной аэрологической обсерватории Росгидромет, к.т.н. Ю.Л.Есипов - главный специалист компании «Владипур» и другие.

В конце конференции прошёл «круглый стол», где свои точки зрения коротко изложили все участники конференции. Краткие итоги дискуссии: «ряд российских учёных сомневаются в научной обоснованности МП и КП. Последствия неукоснительного следования этим двум противоречивым документам человечеству ещё предстоит понять. Необходим честный научный мониторинг данных проблем. Задача России, не выходя «хлопнув дверью» из подписанных ранее международных договоров, последовательно изучать и аргументировано доказывать истину, опровергая заблуждения и подтасовки».

10 апреля 2013 г. клуб «ДИАЛОГ» производителей и потребителей химической продукции журнала «Химия и Бизнес» провёл очередную международную конференцию «ФТОРПОЛИМЕРЫ: новые технологии и применения». Конференция была приурочена к 75-летию открытия политетрафторэтилена.

- 71 -

Глава 10.

В работе конференции приняли участие 57 человек, среди них 2 академика, 17 докторов и кандидатов наук, более 20 руководителей и специалистов предприятий и фирм, 8 представителей международных организаций. На конференции присутствовали представители крупного бизнеса (М.В.Дорошкевич – генеральный директор ОАО «ГалоПолимерер»), генеральные директоры и специалисты среднего и малого бизнеса, производственники фторполимерных предприятий (ПКП «МИТО», Экспо-Кр», Рошальского завода фторопластовых изделий, «Экофлон» и др.), а также учёные ведущих российских институтов, работающих по фторной тематике.

Конференция началась с доклада академика РАН В.М.Бузника: «75 лет ПТФЭ: что сейчас и что дальше». Как отметил Вячеслав Михайлович, современные исследования фторполимеров нацелены на: модифицирование (термическое, радиационное, химическое) известных фторполимеров с целью придания улучшенных эксплуатационных характеристик; создание специальных морфологических продуктов (ультрадисперсные и наноразмерные порошки и волокна); совершенствование и удешевление технологий производства. Потребности рынка требуют создания новых композитных материалов и конструкций с использованием фторполимеров. Структура и тенденции современного мирового производства таковы, что Россия сможет остаться в клубе фторполимерных держав, лишь ориентируясь на разработку и производство инновационных фторполимерных продуктов, что требует кооперации исследователей с производственниками и создания новых формы производства, на базе среднего и малого бизнеса. В докладе сделан анализ современного состояния отечественных малых производств, обозначены проблемы, решение которых могло бы активизировать фторполимерный сегмент рынка, и дан прогноз возможных направлений отечественного фторполимерного материаловедения и производства.

С докладами выступили: - российский представитель фирмы «Du Pont» США Алексей Булыгин; руководитель отдела полимеров ОАО «Пластполимер» д.т.н. Н.Н.Логинова; руководитель Департамента стратегического развития ОАО «ГалоПолимер» А.А.Сбоев; профессор ФГУП «НИИСК», В.А.Губанов; заместитель начальника Управления по раз-

- 72 -

О российских конференциях по фторполимерам

витию новых технологий ООО «ГалоПолимер» Кирово-Че- пецк Д.А.Шабалин; д.ф-м.н. С.А.Хатипов (ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» г.Москва); д.х.н. Д.П.Кирюхин, (ФГБУН Институт проблем химической физики РАН); Н.А.Рахимова – профессор Волгоградского государственного технического университета; д.т.н. Н.П.Пророкова, (институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, г.Иваново); д.ф-м.н. А.П.Харитонов, (филиал ФГБУН Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе, РАН, Черноголовка); Софья Гуманюк - фирма «Аркема», Б.С.Бланк, генеральный директор компании WSM; д.т.н. И.М.Мазурин (ЭНИН им. Г.М.Кржижановского, г. Москва), В.А.Шелестова, (институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси); к.х.н. А.К.Цветников (институт химии ДВО РАН, Владивосток); С.А.Слепцова (Северо-Восточный федеральный университет имени М.К Амосова); к.т.н. Б.П.Кулагин, член экспертного совета Минспорта РФ, д.т.н. Г.Ю.Гончарова, заместитель директора «ГП холодильно-инженерный центр».

В перерывах конференции участники провели переговоры по деловому сотрудничеству, а также ознакомились со стендовыми докладами, представленными ОАО «Пластполимер, ФГУП «Научно-исследовательский физико-хими- ческий институт им. Л.Я. Карпова», ФГБУН Институт проблем химической физики РАН и другими.

Завершающим этапом конференции состоялась широкая дискуссия по проблемам отрасли и задачам химии фторполимеров на последующий период.

________________

Примечание к главе 10.

*1 Руководителем координационного совета консорциума является академик РАН Вячеслав Михайлович Бузник. По окончанию Томского государственного университета работал в институтах АН СССР.

С 1990 по 1995 год — директор Института химии ДВО РАН (Владивосток), а затем — Председатель Хабаровского научного центра ДВО РАН. С 2005 года главный научный сотрудник Института металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН и директор Инновационнотехнологического центра РАН «Черноголовка». Является инициатором кооперации отечественной фторполимерной науки (отраслевой и академической) с промышленностью и бизнесом.

- 73 -

Глава 11.

Раздел 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

РОССИЙСКОЙ ФТОРПОЛИМЕРНОЙ ОТРАСЛИ

Глава 11. РОССИЙСКИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ

ФТОРПОЛИМЕРОВ

Случайность открытия политетрафторэтилена и обнаружение неожиданных свойств материала во многом связаны с тем, что фторполимеры не имеют природных аналогов. Это типичный антропогенный продукт. Фторполимерная химия, являющаяся основой производства фторполимеров, наиболее развита в США, где впервые был синтезирован политетрафторэтилен (1938 год) и организовано его промышленное производство в компании DuPont. Однако мало кто знает, что первым полученным и запатентованным фторполимером является отнюдь не ПТФЭ. В 1934 году немецкая компания IG Farben запатентовала метод производства первого в мире фторполимера - политрифторхлорэтилена.

Фторполимеры относятся к высокотехнологичным продуктам, их производство налажено, как правило, в странах, обладающих высоким научно-техническим потенциалом. Создание технологий и производства фторполимеров требует определенного уровня развития химии полимеров и химии фтора, химической технологии в целом, химического машиностроения и других смежных областей. Такое сочетание имеет место далеко не во всех странах. Высокотехнологичный характер фторполимерной продукции выражается и в том, что ее производство тесно связано с научными исследованиями, нацеленными на постоянное совершенствование технологии. Производство нуждается в непрерывном мониторинге технологических процессов и продуктов, а разработка новых высокотехнологичных про-

- 74 -

Современное состояние российской фторполимерной отрасли

дуктов требует повышенных материально-технических затрат. Невелико и количество фирм-производителей — их в мире не более двух десятков. Как правило, основные производители фторполимеров имеют собственные аналитические и исследовательские структуры, но они также сотрудничают и со сторонними научными организациями и вузами, ибо сложно в одной организации вести исследования по всему спектру отмеченных вопросов.

Несмотря на «семидесятипятилетний возраст» фторполимерной химии, остается большое число невыясненных вопросов, в частности, до сих пор идут споры о количестве фазовых переходов в политетрафторэтилене и природе их происхождения. Причин тому несколько, но основная - сложность строения и вариабельность самоорганизации супрамолекулярных систем, к которым относятся фторполимеры. Для них характерна чрезвычайная чувствительность строения и свойств к технологии их получения, температурной предыстории, внешним воздействиям, что вызывает не только сложность синтеза, но и открывает значительные перспективы инновационного применения фторполимеров, поскольку даже слабое внешнее воздействие приводит к кардинальному изменению их свойств.

Советский Союз, которому США в конце 1940-х годов отказали в продаже лицензии на производство политетрафторэтилена, был вынужден развивать собственные исследования и, в результате, добился значительных успехов в этой области, о чем мы подробно рассказали в первом разделе данной книги. В НПО «Пластполимер», в Государственном институте прикладной химии, в Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л.Я.Карпова, в Институте физической химии РАН, Институте энергетических проблем химической физики РАН, Институте элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова РАН, Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН и других были разработаны отечественные фторполимерные технологии промышленного производства, которые, как это не прискорбно, впоследствии, были широко использованы для организации производства фторполимеров в Китае.

- 75 -

Глава 11.

В настоящее время в России два основных производителя фторполимеров - ООО «ГалоПолимер Кирово-Че- пецк» (г. Кирово-Чепецк) и ОАО «ГалоПолимер Пермь» (г. Пермь), объединяемые единым холдингом УК ОАО «ГалоПолимер». ОАО «ГалоПолимер» занимает 4-е место в мире по производству политетрафторэтилена, при этом доля ОАО «ГалоПолимер» на мировом рынке ПТФЭ составляет около 9%. Совместный объем производства фторполимеров в холдинге составляет около 15 тыс. тонн в год.

Рынок фторопласта в России крайне невелик. В советское время 99% продукции заводов «Галоген» и КЧХК уходило в отечественную оборонную промышленность, авиа- и ракетостроение. Сегодня не более 10% продукции и изделий этих заводов востребовано в России. Между тем, без фторопласта невозможно развивать ни химическую, ни оборонную промышленности, ни машиностроение. Промышленные мощности ОАО «ГалоПолимер» позволяют полностью обеспечить потребности России во фторполимерной продукции. Кроме того фирма экспортирует свою продукцию более, чем в 30 стран мира. Компания также производит хлористый кальций (50 % российского рынка), соляную кислоту, едкий натр, разнообразные продукты химии фтора. Ассортимент фторпродуктов и изделий достаточно широкий, однако уступает основным зарубежным производителям.

Следует отметить, что технологические процессы, реализованные на вышеуказанных предприятиях, в значительной мере исчерпали свои инновационные ресурсы. Назрела необходимость их усовершенствования с целью снижения себестоимости, энерго- и ресурсосбережения, расширения ассортимента производимых продуктов и изделий. Эти задачи в настоящее время реализуется ОАО «ГалоПолимер». Стратегия развития холдинга основана на создании высоко маржинальных продуктов глубокого передела на территории России, и она демонстрирует эффективные результаты. Так в 2011 г. чистая прибыль компании составила 1,8 млрд. руб., выручка от реализации продукции - 10,8 млрд. руб.

- 76 -

Современное состояние российской фторполимерной отрасли

К наиболее перспективным инвестиционным программам ОАО «ГалоПолимер» относятся фторкаучуки. Первый этап инвестиционного проекта, завершенный в 2011 году (фирма вложила 200 млн. руб.) позволил за короткий срок увеличить мощности по производству новых видов фторкаучуков. Проект осуществляется совместно с немецкой компанией-партнером «Lanxess AG» – мировым лидером по производству каучуков.

В 2013 году ОАО «ГалоПолимер» пускает первую очередь реализуемого инвестиционного проекта «Хлороформ», в который уже вложено более 1,5 млрд. руб. Данный проект позволит увеличить производственные мощности компании на 25% и занять 40% российского рынка хлорметанов. Необходимо отметить, что хлороформ является основным сырьем при производстве хладона-22 и используется в дальнейшем в производстве фторполимеров. ОАО «ГалоПолимер» наращивает объемы хладона-22, часть которого идет на производство вспененного полистирола – современного утеплительного материала. Данный продукт за последний год приобрел большую популярность в строительной отрасли и, в особенности, в ЖКХ. Применение его актуально в связи с государственными программами по реконструкции и строительству коммунального и жилищного хозяйства России.

- 77 -

Глава 12.

Глава 12. ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ФТОРПОЛИМЕРНЫЕ

ПРОДУКТЫ

В мировом производстве и потреблении конструкционных материалов доля пластмасс и каучуков продолжает увеличиваться. По своим техническим характеристикам (прочность, коррозионная стойкость, легкость и др.) они в первую очередь успешно конкурируют с металлом и стеклом в производстве автомобилей, предметов бытового потребления, в электронной и электротехнической промышленности. Фторполимеры занимают среди них особое место.

1. Политетрафторэтилен и сополимеры

Из фторсодержащих полимеров наибольшее техническое значение имеет политетрафторэтилен. Он представляет собой легко комкующийся волокнистый порошок белого цвета. Материал с достаточно высокими механическими свойствами. ПТФЭ может применяться при температуре от - 269 до +2600С и кратковременно при температурах до 4000С. При нагревании выше 3270С фторопласт-4 превращается в прозрачный гель, и эта температура, считается температурой его плавления, при этом полимер не переходит в вязко-текучее состояние вплоть до температуры разложения (+4150С).

Самые агрессивные химические вещества (кислоты, щелочи, окислители, растворители) не оказывают на ПТФЭ никакого воздействия даже при высокой температуре. ПТФЭ реагирует на расплавы щелочных металлов, их растворы в аммиаке, трехфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах.

ПТФЭ перерабатывается в основном холодным прессованием с последующим спеканием при температуре более 3600 С. Различают три способа полимеризации (сополимеризации): полимеризацию в массе (блоке) мономера, сополимеризацию мономера в эмульсии и сополимеризацию в суспензии.

- 78 -

Глава 12.

ние частиц порошка, наличие посторонних включений. Молекулярные и надмолекулярные структуры фор-

мируются на стадии полимеризации. Гранулометрическое распределение частиц порошков – при коагуляции и помоле. На стадии гранулирования полимер превращается в сыпучий зернистый продукт, состоящий из однородных по размеру частиц. К основным преимуществам гранулированных материалов относятся: повышение производительности процессов переработки в результате применения материалов с большей плотностью; упрощение дозировки материала, повышение качества и стабильности показателей готовой продукции, сохранение материалами сыпучести в условиях длительного хранения, улучшение способности материала течь, отсутствие запыленности продукта из производственных помещений.

Сегодня, термин «Фторопласты» (именно такое было дано в СССР техническое название фторсодержащим пластмассам) включает целое семейство полимеров. Разработано свыше 30 видов фторполимеров, включающих около 150 марок для самых разных сфер применения. По химическому строению фторопласты делятся на две основные группы:

-частично фторированные полимеры; -полностью фторированные полимеры.

Ряд частично фторированных полимеров включает: поливинилиденфторид (ПВДФ); сополимер тетрафторэтилена с этиленом (ЭТФЭ), политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ); сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом (ПТФХЭ-ВДФ) и другие.

ПТФХЭ получают в суспензии или эмульсии. Продукт выпускается в виде порошка и водных суспензий. ПВДФ - получают в суспензии и в массе.

ЭТФЭ - это полимер с незначительной способностью к кристаллизации. Однако, ЭТФЭ присущи специфические свойства кристаллических полимеров. Степень кристалличности изделий из ЭТФЭ в меньшей степени, чем у других полимеров, влияет на механические свойства. ЭТФЭ обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, отсутствием хладотекучести, незначительной

- 80 -