ОТ ПРОБИРКИ ДО ЗАВОДА: Владимир Агабеков о новых разработках института химии НАН РБ

О новых разработках белорусских ученых и их сотрудничестве с организациями концерна «Белнефтехим» рассказывает директор Института химии новых материалов, доктор химических наук, профессор, академик Национальной академии наук Беларуси Владимир АГАБЕКОВ

Эффект корпорации

Одним из наиболее эффективных способов корректировки и «настройки» свойств макромолекул является получение различных сополимеров, которые наряду с высокой термостабильностью обладают широким спектром полезных свойств.

Ученые ИХНМ НАН Беларуси совместно со специалистами ОАО «СветлогорскХимволокно» занимаются созданием новых полиоксадиазольных волокон. 

В настоящее время благодаря доступности и дешевизне исходных мономеров широкое применение нашли производимые на светлогорском предприятии волокна на основе полифенилен-1,3,4-оксадиазола, известные под названием Арселон. Они характеризуются высокой прочностью, химической стойкостью, а по термостабильности почти не уступают дорогим арамидным волокнам. В то же время низкая растворимость, невысокая светостойкость и относительно невысокая огнестойкость ограничивают область их практического применения.

— На этом предприятии не только доверяют науке, но и хотят идти с ней в одном темпе. И все благодаря руководству — генеральному директору Василию Васильевичу Костюкевичу, его заместителю — главному инженеру Василию Иосифовичу Вовку, а также главному технологу Владимиру Николаевичу Докучаеву и другим специалистам, — говорит Владимир Агабеков.

— Недавно наш институт завершил совместные исследования со «СветлогорскХимволокно» в рамках Программы Союзного государства «Современные технологии и оборудование для производства новых полимерных и композиционных материалов, химических волокон и нитей (шифр «Композит») для улучшения свойств  волокна «Арселон».

На заводе выпущено и реализовано уже более 30 тонн модифицированного волокна. В силу свойств и характеристик использоваться оно может для производства термоустойчивых фильтров, защитной спецодежды и аксессуаров, упрочнения изделий из резины, композиционных пластиков и др. Данное волокно способно также улучшить эксплуатационные характеристики фильтров высокотемпературных газов и повысить качество фрикционных изделий на их основе.

Еще один проект в общей копилке — «ONE-POT» метод синтеза сульфированных поли-арилен-1,2,3-оксадиазолов, который позволяет получать в одну стадию новые ПОД-сополимеры (еще один аналог волокна Арселон) — прочные, термостойкие и с высокими значениями кислородного индекса, ионообменной емкости и водопоглощения.

Они применяются для изготовления огнестойких волокон, протонпроводящих мембран для твердополимерных элементов. Предложенные «ONE-POT» методы синтеза полностью адаптированы к условиям производства в ОАО «СветлогорскХимволокно». Этот проект реализован в рамках Государственной программы научных исследований «Химические технологии и материалы».

— В настоящее время мы ведем совместную работу в рамках договора «Разработка технологии для организации опытно-промышленного производства модифицированных светостабилизаторов для полиоксадиазольных волокон» по получению динатриевой соли 4,4`-азодибензойной кислоты (ДНС), — делится Владимир Агабеков. 

Преимущества разрабатываемого метода получения ДНС:

1. исходным сырьем являются крупнотоннажные химические продукты, поставки которых могут осуществляться различными производителями;
2. процесс является одностадийным;
3. реакция протекает в водной среде;
4. в качестве восстановителей используются доступные природные углеводы;
5. процесс происходит без выделения водорода.

— Реализация такой технологии в условиях промышленного производства в объеме 18,5 т позволит обеспечить необходимое внутреннее потребление и получать ДНС по себестоимости не выше, чем стоимость закупаемого сейчас модификатора ДНС. Сегодня единственным производителем данного продукта является российское ПАО «Химпром» (Новочеркасск), что в случае срыва или прекращения поставок ставит под угрозу производство волокна Арселон в ОАО «СветлогорскХимволокно».

Таким образом, внедрение новой технологии позволит избавиться от зависимости от поставок светостабилизатора извне и обеспечить стабильный выпуск волокна Арселон-С.

В 3D формате

Построение полноценного объекта по заданному виртуальному образцу 3D модели — это уже не фантастика, а реальная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Однако, несмотря на то, что технология 3D печати насчитывает почти три десятка лет, в мире гораздо больше компаний, продающих 3D принтеры, чем тех, кто готов создавать расходные материалы. С одной стороны, специалисты утверждают, что аддитивные технологии позволяют печатать фигуры из пластика, металла, керамики, дерева… С другой — это доступное сырье не делает доступной саму печать.

Тем значимей созданное учеными Института химии новых материалов НАН совместно с коллегами из Института механики, металлополимерных систем имени В.А. Белого (Гомель) опытное производство композиционных материалов на основе белорусских термопластов, которые можно использовать для трехмерной печати. Оно позволяет разработать не только рецептуры, но и технологию получения расходных материалов для экструзионной 3D печати. Разместилось производство — компактная линия установок производительностью 30 кг/час — в одной из лабораторий ИХНМ НАН Беларуси.

Владимир Агабеков рассказывает, что сырьем служат отходы ОАО «Могилевхимволокно» (как вариант, рассматриваются продукты ОАО «Гродно Азот» и завода «Полимир» ОАО «Нафтан»), в которые в определенных пропорциях добавляются другие компоненты. На этапе экспериментов ученые пробовали сочетать полиэтилентерефталат, полипропилен, полиамид. В итоге лучшей комбинацией оказались полиэтилентерефталат и ABS пластик.

Сами материалы для 3D печати объемных моделей и элементов изделий различного назначения представляют собой нити диаметром 1,75 мм или 3,0 мм. Оптимизация и контроль параметров композитов позволяют получать расходные материалы, соответствующие тепловым режимам печати ABS/PLAпластика. — Это очень перспективная разработка, — говорит директор института.  

— В мировой практике данный способ печати широко распространен, т.к. позволяет оперативно вносить изменения в продукцию — устранять или добавлять элементы, а значит, адаптировать товар к требованиям рынка и конкретного потребителя. Аддитивные технологии дают возможность производить геометрически и конструктивно сложные предметы, которые прежде изготавливались исключительно вручную.

А с учетом того, что в качестве сырья теперь можно использовать отечественные термопласты, эта технология значительно удешевляется. Самое главное сейчас — найти рынок. Ведь в настоящее время в Беларуси для предприятий Минпрома («Амкодор», «Атлант», «Экран», «Горизонт», КБТЭМ-ОМО и др.) требуется лишь до 250 кг расходных материалов в месяц.

В его состав входит смесь полиакрилонитрильных, полиэфирных и шерстяных волокон, то есть отходы текстильного производства. Ученые вывели формулу, позволившую создать поглотитель, не растворимый в воде и органических растворителях, химически устойчивый в агрессивных средах. КНОП отлично зарекомендовал себя не только в лабораторных условиях, но и на практике: несколько лет назад именно этот сорбент использовали на месте аварийного разлива нефти на нефтепроводе «Унеча-Мозырь» в Добрушском районе.

Альтернативные источники сырья и топлива

Один раз в два года в Институте химии новых материалов проводится международная научно-техническая конференция АИСТ — «Альтернативные источники сырья и топлива». Участники обсуждают не только существующие возобновляемые источники химического сырья и химического топлива, но и технологии получения углеводородного сырья, альтернативного моторного топлива, а также способы использования угля, торфа, сланцев и отходов для выпуска химического сырья и альтернативного топлива.

Приоритетом должны стать глубина переработки нефти и новые передовые технологии. Процессы, которые сегодня используют на наших НПЗ, дают максимальную глубину переработки на уровне 70—72%, но уже не за горами то время, когда мы достигнем в этом плане мировых стандартов. Однако технологии, которые применялись и применяются на наших заводах, — западные. Я же глубоко убежден, что нужно иметь свои технологии — отечественные. Это даст возможность ни от кого не зависеть.

Реакция замещения

Совместно с коллегами из института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева и подразделений Сибирского отделения Российской Академии наук белорусские ученые во главе с Владимиром Агабековым разрабатывают новый процесс для нефтеперерабатывающих заводов — комплексную переработку тяжелых нефтяных остатков (гудрона, мазута, тяжелой нефти) с альтернативным (бурым углем) и возобновляемым (древесиной) сырьем в присутствии наноразмерных катализаторов. Цель проекта — увеличение глубины переработки нефти до 92—95%, уменьшение расхода сырой нефти на 20—30%, получение дополнительного объема светлых углеводородных фракций и продуктов для нефтехимического синтеза.

— За этим будущее НПЗ, — говорит наш собеседник.

— Малотоннажные производства гораздо мобильнее, они в меньшей степени зависят от сырьевых ресурсов, легче конкурируют на рынке и могут быть переориентированы на выпуск нового товара. Для выпуска малотоннажной химической продукции можно использовать исходные вещества, полупродукты, целевые продукты и отходы действующих крупнотоннажных химических производств. На решение этих и других параллельных задач и нацелены сотрудники Института химии новых материалов Национальной Академии наук Беларуси.

ТЕКСТ Наталья Нияковская

ФОТО Институт химии новых материалов, ОАО «СветлогорскХимволокно»