Состояние отечественной химии фторполимеров и возможные перспективы развития

Состояние отечественной химии фторполимеров и возможные перспективы развития

В. М. Бузник

Введение

Политетрафторэтилен — базовый полимер класса фторполимеров — обладает рядом удивительных свойств: высокой химической стойкостью, нерастворимостью в большинстве известных растворителей, высокой гидро- и лиофобностью, прекрасными электроизоляционными качествами, рекордно низким коэффициентом трения, высокой климатической стойкостью, неподвержен старению, не токсичен, обладает биосовместимостью с живыми тканями. Набор этих свойств обеспечил применение политетрафторэтилена во многих отраслях науки, техники, промышленности, в медицине и быту. Дополнительное достоинство полимера — сохранение эксплуатационных характеристик в широком температурном интервале, от –269 °С до + 260 °С, что является большой редкостью для полимеров. Материал легко подвергается механической обработке, что позволяет достаточно просто изготавливать из него различные изделия.

Наряду с достоинствами политетрафторэтилен имеет ряд недостатков, ограничивающих его более широкое применение. Сдерживающие факторы можно разделить на три группы: технические, экологические и экономические. Технические факторы проявляются в хладотекучести материала (развитие пластической деформации под давлением при температуре значительно ниже температуры размягчения), в низкой теплопроводности, в малой износостойкости полимера при механическом воздействии, в слабой адгезии к поверхностям материалов и изделий. Экологические проблемы вызваны большим количеством отходов в производстве изделий из политетрафторэтилена и сложностями вторичной переработки отходов и их уничтожения. Экономический фактор выражается в высокой стоимости материала по сравнению с углеводородными полимерами, и это основное ограничение более активного практического использования политетрафторэтилена. По этой причине политетрафторэтилен стараются заменить во всех возможных случаях, и материал используется лишь там, где невозможна его замена по функциональным соображениям.

Рынок и отечественное производство фторполимеров Годовой выпуск фторполимеров не велик, порядка ста тысяч тонн, что составляет менее 0, 1% мирового производства всех полимеров, однако в стоимостном выражении фторполимерный сегмент рынка значительный — более 2, 5 млрд. долл. и имеет устойчивую тенденцию к росту. Основная доля производства фторполимеров приходится на политетрафторэтилен (60— 80%). Стоимость фторполимерных продуктов сильно различается. Если для порошка политетрафторэтилена она составляет десятки долларов за килограмм, то для пленок типа «Naёon» цена вырастает до 50 тысяч долларов. Современная тенденция рынка фторполимеров состоит в устойчивом росте доли высокотехнологичных продуктов. Другая особенность нынешнего рынка — появление новых производителей, в частности компаний КНР, которые по объему производства политетрафторэтилена выходят на передовые позиции, завоевывая покупателей низкими ценами.

Ситуация относительно фторполимерного производства в России такова: имеются два основных производителя — ООО «Завод полимеров Кирово-Чепецкого химического комбината им. Б.П. Константинова»

(г. Кирово-Чепецк) и ОАО «Галоген» (г. Пермь), входящих в один холдинг. Совместный объем производства фторполимеров составляет десятки тысяч тонн в год; ассортимент продуктов и изделий достаточно широкий, однако существенно уступает основным зарубежным производителям. Надо сказать, что технологические процессы, реализованные на этих предприятиях, были разработаны более тридцати лет назад и в значительной В. М. Бузник 8 мере исчерпали свои инновационные ресурсы. Назрела необходимость усовершенствования существующих технологических процессов с целью снижения себестоимости, энерго- и ресурсосбережения, расширения ассортимента производимых продуктов с включением высокотехнологичных и высокостоимостных продуктов и изделий.

Важной составляющей производства политетрафторэтилена должна быть технология вторичной переработки промышленных отходов в товарную продукцию. В настоящее время имеется несколько способов переработки. Один из них — термическое разложение отходов до газообразных продуктов, которые при определенных технологических режимах образуют ультрадисперсные порошки за счет нуклеативных и конденсационных процессов. Таким способом получают порошки политетрафторэтилена торговых марок «Форум» и «Флуролит». Другой способ — механическая обработка на струйных мельницах порошкообразных отходов, предварительно подвергнутых облучению. Таким способом получают порошок марки «Томфлон». Возможна переработка отходов в товарные порошки политетрафторэтилена механоактивационным способом с помощью дезинтеграторов, а также методом лазерной абляции. Если учесть, что отходы для производителей фторполимеров являются побочным продуктом, а стоимость конечного продукта может существенно превышать цену промышленных порошков, то методы переработки оказываются вполне рентабельными.

Дальнейшие исследования в области развития технологических процессов получения фторполимеров должны быть направлены на поиск принципиально новых научно-технических подходов к синтезу этих материалов. Например, эффективным представляется производство фторполимеров на основе синтеза в среде сверхкритического диоксида углерода, что может обеспечить определенные технологические преимущества, в частности, непрерывность процесса по сравнению с современными загрузочными технологиями, а та