CC BY
32
Научно-технологические кластеры
Кластер в сфере
производства
полимеров
Решением Бюро Президиума НАН Беларуси в декабре 2015 г. при Институте механики металлополи-мерных систем им. В.А. Белого создан Центр многофункциональных полимерных композитов. Это связано с необходимостью повышения конкурентоспособности продукции отечественной полимерной промышленности, сокращения импорта полимерных композитов и одновременного увеличения объемов экспорта, в первую очередь в страны Таможенного союза. Подробнее о деятельности Центра рассказывает директор ИММС академик Николай МЫШКИН.
W
- Современный период характеризуется быстрым развитием полимерной науки и технологий. За менее чем 15 последних лет мировое производство полимерных материалов (ПМ) выросло вдвое и составляет примерно 350 млн т. Применение изделий из ПМ способствует снижению материало- и энергоемкости во многих отраслях экономики, повышению производительности труда. Поэтому во многих странах темпы развития промышленности полимеров будут опережающими по сравнению с выпуском другой продукции, определяющей ВВП. Среднесрочные прогнозы показывают, что мировое потребление ПМ будет ежегодно расти примерно на 4%. При этом спецификой большинства производств за рубежом является их огромный ассортимент, широкое использование вторичного сырья и безотходных технологий.
Анализ важнейших тенденций развития синтетической полимерной химии, полимерного материаловедения, переработки ПМ свидетельствует о том, что прогресс и будущее в этой сфере будут определяться не столько синтезом принципиально новых макромолекул, сколько совершенствованием молекулярной и надмолекулярной структур, управлением процессами структуро-образования на молекулярном и наноуровнях, созданием разнообразных композитов с заданными структурой и функциональными свойствами. Расширение областей применения ПМ в технике
и быту в значительной степени будет обусловливаться также новациями в их переработке в нужную продукцию.
В год в расчете на одного человека в нашей стране выпускается около 50 кг синтетических полимеров.
- Имеются ли в Беларуси перспективы дальнейшего наращивания объемов производства полимерных материалов?
- Есть хороший задел для увеличения их производства в первичных формах, а также
в виде волокон и шин - главным образом за счет усилий предприятий концерна «Белнефтехим». В то же время объем импортных закупок полимеров и готовой продукции из них в республике превышает 1 млрд долл. Значительная доля их приходится на полимерные композиционные материалы (ПКМ) конструкционного назначения, а также материалы, используемые в бытовой технике, электротехнике, и общетехнического назначения. Они нужны для обеспечения жизнедеятельности ряда базовых отраслей: автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения, электроэнергетики, электроники, железнодорожного транспорта, строительства, производства ТНП. Следует ожидать, что в ближайшие годы в России и других странах СНГ потребление конструкционных термопластов значительно увеличится. Сейчас они в основном импортируются, что требует больших валютных затрат. В связи с этим крайне необходимы исследования по созданию на базе отечественного сырья импортозамещающих конкурентоспособных инженерных пластиков многофункционального назначения для применения в базовых отраслях промышленности. При этом целесообразно создание в республике кластера, осуществляющего координацию усилий в указанной сфере.
Учитывая изложенное, решением Бюро Президиума НАН Беларуси образован Центр многофункциональных полимерных композитов при Институте механики металлополимерных систем им. В.А. Белого, в котором работы в области полимерного материаловедения ведутся на протяжении многих лет, имеется соответствующая научная и технологическая база, а также ряд квалифицированных сотрудников, в том числе 4 доктора и 13 кандидатов наук. В институте с 2015 г. издается международный научный журнал «Полимерные материалы и технологии» (преобразован из ранее издававшегося журнала «Материалы, технологии, инструменты»), который должен стать основным источником информации о состоянии научных исследований в области материаловедения и технологии
Тема номера
полимеров в СНГ. Ведется подготовка научных кадров по специальности «материаловедение (машиностроение)» через аспирантуру и докторантуру. Лаборатории оснащены современными приборами для изучения структуры и свойств полимерных композитов и технологическим оборудованием - экструзионно-грануляционны-ми линиями, термопластавтоматами, прессовым и экструзионным оборудованием для изготовления экспериментальных образцов и готовой продукции. В 2011-2015 гг. институт был головной организацией по подпрограмме «Полимеры и композиты» ГПНИ «Химические технологии и материалы, природно-ресурсный потенциал». В 2016-2020 гг. он будет выполнять аналогичные функции по подпрограмме «Полимерные материалы и технологии» ГПНИ «ФИЗМАТТЕХ». Кроме того, в 2012-2016 гг. реализуется 5 крупных проектов в рамках программы Союзного государства «Разработка инновационных технологий и техники для производства конкурентоспособных композиционных материалов, матриц и армирующих элементов».
- Какие научные задачи стоят перед Центром?
- Ученые будут разрабатывать методы управления физико-химическими процессами в объеме полимерного связующего и зонах межфазного контакта «полимер - наполнитель», анализировать влияние рецептурных и технологических параметров на молекулярно-структурные превращения
в полимерных матрицах, в том числе на базе смесей разнородных полимеров и добавок наноча-стиц, при компаундировании. В планах - создание технологий получения новых типов конкурентоспособных и перспективных полимерных матриц на основе гетероцепных термопластов и термоэла-стопластов, а также освоение новых аддитивов для получения и переработки многофункциональных полимерных композитов. В конечном итоге наша цель - организация производств, выпуск опытных партий, испытания материалов в сертифицированных в институте лабораториях и подготовка нормативно-технической документации на многофункциональные полимерные композиты и изделия из них.
- Какие организации и коллективы планируется привлечь к работе Центра?
- Центр не является юридически и финансово независимой структурной единицей. Он должен объединить и координировать усилия научных учреждений различной подчиненности для повышения конкурентоспособности продукции отечественной полимерной промышленности. Финансирование может быть разным: ГПНИ, ГНТП, программы Союзного государства,
прямые хозяйственные договоры и контракты, гранты, договоры на поставку готовой продукции, услуги. Руководителем Центра Президиум НАН Беларуси утвердил меня, а заместителем -члена-корреспондента С.С. Песецкого, который возглавляет ведущий отдел института «Технология полимерных композитов». Это подразделение, обладающее высоким научным и кадровым потенциалом, и станет ядром, «центром притяжения» создаваемого кластера. В содружестве с ним будут работать также другие отделы материаловедческого профиля: «Композиционные материалы и рециклинг полимеров» (заведующий - доктор технических наук, профессор В. М. Шаповалов), «Физика и механика композиционных систем» (заведующий - кандидат технических наук Л. Ф. Иванов), «Фрикционное материаловедение» (заведующий - кандидат технических наук, доцент В.П. Сергиенко). Будут активно задействованы оборудование и специалисты из смежных структур, а также центры коллективного пользования и сертифицированные лаборатории.
Наш институт активно сотрудничает с рядом организаций НАН Беларуси (ИФОХ, ИХНМ) и Минобразования (БГТУ, БГУ, НИИ ФХП БГУ, Гомельский и Гродненский госуниверситеты, Мо-гилевский университет продовольствия, БелГУТ и др). Соответственно, для работы Центра будут активно привлекаться известные специалисты-полимерщики из данных учреждений, к примеру академики В.Е. Агабеков и А. В. Бильдюкевич, член-корреспондент Н.Р. Прокопчук и др. Важной формой сотрудничества будет совместное участие в выполнении заданий государственных программ. Отмечу также, что сотрудники Центра на договорной основе могут оказывать ряд услуг, среди которых анализ химического состава, физико-химической структуры и свойств ПМ, механические, климатические, диэлектрические и трибологические испытания полимеров и акустические испытания звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов, разработка методик расчета и программного обеспечения для проектирования деталей из композитов.
- Что в ближайших планах?
- Важным представляется участие руководства Центра в разработке и согласовании концепции научно-технологической программы Союзного государства «Создание новых технологий
и оборудования для производства современных полимерных материалов для высокотехнологических отраслей промышленности» на 2017-2020 гг. В ней кроме ИММС НАН Беларуси, предложившего для рассмотрения 5 проектов, планируется также участие других институтов Академии
Научно-технологические кластеры
(ИТМО, ИХНМ, ИПМ), а также Витебского государственного технологического университета. Центру также может принадлежать координирующая роль по представлению проектов отечественных организаций по формированию белорусской части программы и решению актуальных проблем создания и продвижения в производство принципиально новых видов полимерной продукции.
Планируем осуществить анализ состояния научно-технологической базы нашего института и участвовать в формировании и реализации плана закупок на 2016 г. современного научного и технологического оборудования для изучения структуры и свойств ПКМ, а также выпуска опытных партий. Важная ближайшая задача - монтаж технологической линии и организация производства многофункциональных полимерных материалов на площадях РУП СКТБ «Металлополимер». Уже в 1 квартале 2016 г. там намечен серийный выпуск ряда изделий, в частности прокладок-амортизаторов для скоростных железнодорожных трасс и тяжеловесного движения Беларуси и других стран Таможенного союза. В дальнейшем Центру будет отводиться определенная роль в рекламировании разработок, участии в выставках.
- Каковы перспективы международного сотрудничества?
- Со странами СНГ оно будет осуществляться с учетом функционирования при нашем институте секции «Полимерные материалы» научного Совета по новым материалам Международной ассоциации академий наук. Также продолжится взаимодействие по полимерной тематике с такими зарубежными партнерами, как Познаньский технологический университет, Институт полимерных материалов НАН Азербайджана, Институт химической физики РАН, Институт высокомолекулярных соединений НАН Украины. В качестве примера эффективной работы можно привести сотрудничество ИММС НАН Беларуси с Институтом энергетики Академии наук провинции Шандунь: на 2014-2016 гг. заключен договор на технологию модификаторов ударной вязкости для алифатических полиамидов, а также состав и технологию получения
и переработки ударопрочных полиамидных композитов. В декабре 2015 г. группа специалистов Центра во главе с членом-корреспондентом С. С. Песецким командировалась в Китай для выполнения работ по контракту (они успешно осуществлены) и обсуждения дальнейших перспектив и форм научно-технического взаимодействия. Кроме того, разработано и подписано рамочное соглашение о сотрудничестве между
нашим институтом, Институтом энергетики АН провинции Шандунь и кабельной компанией «Хуа Лиин» г. Цзинань.
- Какие научные результаты будут получены?
- Можно выделить установление закономерностей межфазных явлений в полимерных нанокомпозитах, механизмов упрочнения полимерных матриц слоистыми, углеродными и другими наноразмерными наполнителями, закономерностей влияния гибридных полимерных матриц и гибридных наполнителей на физико-химические, механические, реологические и эксплуатационные свойства разрабатываемых материалов. Это заложит основу для создания новых типов многофункциональных полимерных композитов. Далее при успешной работе Центра планируется совершенствование рецептур и технологий новых композитов, в том числе суперударопрочных, теплопроводных, высокомодульных и атмосферостойких, огнестойких безгалогенных, суперизносостойких, трекин-гостойких и других специальных материалов. Что касается конкретных изделий технического назначения, то получат дальнейшее развитие технологии импортозамещающих композитов для гибких труб и шлангов топливной и тормозной систем автотракторной техники, упругих элементов поглощающих аппаратов грузовых вагонов и цистерн, высоэффективных электроизоляторов, полимерных нанокомпозитов для шинных резин, концентратов нанонаполнителей и других аддитивов. Кроме того, будут получены новые высокоэффективные материалы для узлов трения, в частности композиты для подшипников скольжения, уплотнений, поршневых колец компрессоров, тормозных устройств транспорта и технологического оборудования, фрикционных трансмиссий и т. д. Будут продолжены работы
в области рециклинга полимеров, необходимые для обеспечения экологической безопасности. Все указанные выше разработки очень важны для национальной экономики, поскольку ориентированы на использование преимущественно отечественных полимеров и армирующих волокон, производимых предприятиями республики, в частности концерном «Белнефтехим». СИ
Подготовили
Жанна КОМАРОВА и Владимир ЛЕБЕДЕВ
