В Перми разработали технологию получения основы для пенопласта
Производство пенопласта и пластмасс в РФ станет менее зависимым от импорта. Ученые создали стабилизатор для пенопласта на основе соединений кальция и фосфора.
Импортозамещение в химической промышленности сегодня требует не только замены готовых продуктов, но и воссоздания сложных технологических цепочек, десятилетиями контролировавшихся зарубежными производителями. Особенно это касается производства широко применяемых полимерных материалов — пенопластов и пластмасс, которые используют в строительстве, производстве удобрений и упаковке. Их выпуск зависит от добавок и стабилизаторов, в России пока не производимых. Многолетняя импортная зависимость сдерживала развитие отрасли, и исследований с выходом на промышленное применение практически не было.
Ученые Пермского Политеха впервые в России разработали технологию получения компонента из доступного отечественного сырья — он может служить стабилизатором при производстве полимеров. Это позволит полностью заместить импортные поставки и укрепить технологическую независимость отраслей. Исследование проведено в рамках программы «Приоритет 2030», его результаты опубликованы в журнале «Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология».
Поскольку химическая промышленность — основа строительства, машиностроения и сельского хозяйства, сегодня особенно важно импортозамещать не только готовые продукты, но и рецептуры, составы и процессы, десятилетиями формировавшиеся за рубежом.
Стратегически значимыми продуктами химической отрасли сегодня являются полимерные материалы в виде легких гранул — они нужны для производства тепло‑ и звукоизоляции, легких бетонов и упаковок. К ним относятся пенопласт, различные виды пластмасс и полимерные композиты. Спрос на них в России стабильно высок: эти материалы критически важны для развития городской инфраструктуры.
Производство полимерных материалов — технологически сложный процесс: исходное сырье нужно превратить в твердые гранулы строго заданного размера и структуры. Любое отклонение от режима ведет к браку — вместо однородных частиц образуются разноразмерные или дефектные комки, непригодные для дальнейшего использования.
Результат зависит от множества факторов, в том числе от состава стабилизирующих компонентов и добавок, влияющих на качество продукта. Проблема в том, что отечественных аналогов таких добавок до сих пор не существует, а проведенные в России исследования не дали достаточно данных для создания полноценной технологии производства.
Ученые Пермского Политеха впервые в России исследовали способы получения стабилизирующих компонентов для производства пенопласта и разработали технологию замещения импортных компонентов отечественными материалами.
Они взяли за основу соединения кальция и фосфора — доступные аналоги зарубежных реагентов — и изучили их подготовку для получения продукта с нужными свойствами. Затем провели серию экспериментов, меняя концентрацию кальция и фосфора, чтобы определить оптимальное соотношение компонентов.
Синтез образцов проходил в строго контролируемых условиях. Процесс проводили в жидкой фазе при перемешивании с последующим отделением продукта. Полученные образцы проанализировали: измерили размер и форму частиц, а также химический состав.
В ходе экспериментов ученые определили условия получения продукта, сопоставимого по свойствам и качеству с импортными аналогами для производства пенопласта, и установили оптимальное соотношение кальция и фосфора — оно обеспечило максимальную близость характеристик (размера и однородности частиц) к зарубежным материалам.
Также они выяснили лучший способ подготовки ключевого компонента сырья — карбоната кальция. Сравнение ручного измельчения в ступке и обработки в лабораторной мельнице показало: мельница дает гранулы в несколько раз мельче и с более однородной формой.
Полученный компонент выглядит как мелкий порошок, форма частиц которого близка к сферической. Если рассматривать их под микроскопом, видно, что каждая такая гранула собрана из более мелких игольчатых кристаллов. Благодаря такому строению площадь поверхности порошка получается очень большой — а чем она больше, тем активнее добавка работает, и тем меньше ее нужно для производства пенопласта.
Ее можно использовать при производстве полимерных материалов для утепления и звукоизоляции домов и трубопроводов, изготовления упаковки для оборудования, а также в быту.
Технология синтеза основана на доступном в России сырье и не требует сложного оборудования — это упрощает масштабирование до промышленных объемов, снижает зависимость от импорта и сокращает издержки на закупку и логистику зарубежных компонентов.