Раздел 15. Перспективные технологии

Раздел 15. Перспективные технологии

Оценка перспективных технологий, которые могут рассматриваться как потенциальные НДТ, проведена специалистами в области химической технологии по производству полимеров, имеющих значительный опыт в области проектирования, разработки новых процессов и эксплуатации действующих предприятий.

15.1 Производство синтетических каучуков

15.1.1 Каучуки растворной полимеризации

Химизм процессов производства каучуков растворной полимеризации, получаемых, в основном, с использованием катализаторов Циглера - Натта и алкилов лития: 1,4 - цис-полиизопрена (заменителя натурального каучука), полибутадиена, бутадиен-стирольного каучука и бутилкаучука достаточно подробно изучен. Технологический процесс, как правило, осуществляют по непрерывной схеме в нескольких полимеризаторах различного объема, водная дегазация обычно проводится в системе не менее двух аппаратов, последовательно соединенных по ходу дегазируемого продукта, сушка проводится в сушилках различной конструкции, чаще всего с предварительным отжимом влаги в экспеллерах.

Возможно встраивание в общую схему производства узла предварительного концентрирования полимеризата с повышением вязкости раствора каучука до величины, не препятствующей его транспортировке специальными насосами. Попытки в производственном масштабе внедрить процесс безводной дегазации пока успехами не увенчались. Основные направления совершенствования технологического процесса:

- повышение уровня автоматизации, включая максимальное внедрение анализаторов в потоке;

- совершенствование технологического процесса в аспекте энергосбережения (например, использование котлов-утилизаторов для термического обезвреживания (окисления) органических веществ (стирол, циклогексан, гептан и др.), содержащихся в отработанном воздухе после сушилок каучука);

- переход на более эффективные или стереоселективные катализаторы, каталитические систем, например: для синтеза СКД и СКИ - это каталитические системы на основе редкоземельных металлов, в частности неодима; для ДССК - специальные электронодоноры в составе каталитической системы, а для СКИ - металлоценовые катализаторы;

- расширение марочного ассортимента выпускаемых каучуков.

15.1.1.1 Растворный бутадиен-стирольный каучук (ДССК)

К перспективным направлениям развития технологии растворного бутадиен-стирольного каучука (ДССК) относится получение модифицированных полимеров с заданной микро- и макроструктурой (содержание звеньев 1,2- и 1,4-цис(транс)-бутадиена, стирола, степень разветвления, полидисперсность). Такие каучуки обладают требуемым комплексом свойств (температура стеклования, пластоэластические и вязкоупругие характеристики, термостойкость и пр.), а благодаря модификации способны к лучшему взаимодействию с другими компонентами резиновых смесей и в первую очередь наполнителями - осажденным коллоидным диоксидом кремния и/или техническим углеродом. Модифицированные ДССК находят применение преимущественно в протекторе шин. Способы модификации каучука разнообразны, но наиболее экономически оправдано проводить модификацию на стадии синтеза, результатом этого процесса является функционализация каучука, т.е. введение функциональных групп в молекулу (например, аминных и/или кремнийорганических), либо его разветвление посредством применения ди-, три-, тетра- или полифункциональных разветвляющих агентов.

15.1.1.2 Растворный бутадиеновый каучук (СКД)

Получение каучуков СКД на неодимовой каталитической системе (СКН-НД) является наиболее перспективным по сравнению с технологиями синтеза, основанными на применении кобальт- или титансодержащих каталитических систем. Современные разработки направлены на модификацию неодимсодержащих катализаторов или применение катализаторов на основе других редкоземельных металлов с целью дальнейшего улучшения процесса получения и свойств конечного продукта.

Развитие технологий производства каучука СКД-НД так же, как и в случае с каучуком ДССК, направлено на получение модифицированных марок за счет функционализации и/или разветвления. Основная область применения таких марок СКД-НД - производство шин.

Перспективным также является получение СКД-НД, обеспечивающего более высокую морозостойкость конечных изделий (например, зимних шин) по сравнению с существующими марками этого каучука.

15.1.1.3 Синтетический изопреновый каучук (СКИ)

Технология получения полиизопрена на литиевых катализаторах открывает широкие возможности для его функционализации по концам и длине цепи, а также разветвления. Такие подходы к синтезу и модификации СКИ позволят приблизить его свойства к натуральному каучуку, расширить области применения.

15.1.1.4 Бутилкаучук и галобутилкаучук (БК, ГБК)

Перспективными направлениями в технологии получения растворного бутилкаучука являются:

- повышение температуры синтеза за счет использования новых каталитических систем, что позволит упростить метод получения данного каучука и существенно снизить затраты на его производство;

- проведение "живой" катионной полимеризации изобутилена и получения блочных сополимеров со стиролом, акриловыми и другими мономерами.

- получение бутилкаучуков со звездчатой структурой star-shaped.

Развитие технологии ГБК может быть направлено:

- на минимизацию количества галогенов (брома или хлора) в отходах производства за счет их эффективной рекуперации;

- разработку и применение новых бромирующих/хлорирующих реагентов с целью повышения экологичности и улучшения экономических показателей;

- разработку технологии бромирования, исключающей стадию выделения БК из полимеризационного раствора и повторное его растворение в заданном растворителе.

Также перспективным видится применение исходного БК с заданной микро- и макроструктурой (третий мономер, молекулярно-массовые характеристики) для последующего галогенирования, что открывает дополнительные возможности для улучшения потребительских свойств конечных продуктов, расширения областей применения каучука.

15.1.2 Каучуки эмульсионной полимеризации

Основные усовершенствования в технологии получения эмульсионных каучуков в последние годы связаны с:

- повышением уровня автоматизации производства;

- реализацией противоточной дегазации латекса, повышающей эффективность процесса отгонки остаточных мономеров;

- улучшением качества очистки возвратных мономеров;

- модернизацией линий выделения каучука из латекса, сушки, брикетирования;

- реализацией автоматизированной системы дробного дозирования мономеров и регуляторов молекулярной массы в процессе синтеза, что наиболее актуально при производстве бутадиен-нитрильных каучуков;

- применением более эффективных стабилизаторов каучука, обеспечивающих более длительную стабильность свойств каучука при хранении и исключающих изменение его окраски;

- для маслонаполненных марок применение масел-наполнителей (SRAE, MES, TDAE), отвечающих требованиям REACH по содержанию полициклических ароматических углеводородов (ПАУ);

- внедрением бессолевой и малосолевой коагуляции. Для выделения каучуков из латекса наиболее эффективным является бессолевой способ коагуляции, применение которого ведет к исключению или значительному сокращению расхода хлористого натрия и практически полному связыванию биологически не разлагаемого диспергатора - лейканола. Нерастворимый комплекс лейканола и коагулянта остается в составе каучука. В качестве коагулянтов при бессолевом способе коагуляции могут применяться полимерные четвертичные аммониевые основания, такие как ЭПАМ, ВПК-402 или Superfloc C-592, а также АПК-46 - продукт взаимодействия высокомолекулярных полимерных природных органических соединений, связанных полипептидной связью;

- реализацией мероприятий по химическому связыванию диспергатора - лейканола;

- совершенствованием процесса очистки сточных вод.

Синтез новых модифицированных каучуков эмульсионной полимеризации показывает несомненную перспективу развития этого важного сектора нефтехимии.

Увеличение ассортимента выпускаемых каучуков заметно расширяет возможности их применения, в том числе и в производстве так называемых зеленых шин.

15.1.2.1 Эмульсионные бутадиен-(-метил)стирольные каучуки (СК(М)С)

Для технологии производства СК(М)С ключевыми векторами развития являются повышение стабильности свойств каучука от партии к партии за счет автоматизации процесса и качества исходного сырья; использование более эффективных ингредиентов с точки зрения экономики, экологии и стабильности.

Важным направлением работ в отечественной промышленности СК следует считать доработку и восстановление технологий по модификации производства модифицированных за счет введения третьего мономера эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков, таких как СК(М)С-30 АРКП-МЭГ, СКС-30 АРКМ-27 МЭГ, модифицированного метилметакрилатом Резиласта М-1, модифицированного акрилонитрилом Резиласта 2, модифицированных амидными группами СКС-30 АРК и СКС-30 АРКМ-15. Эти каучуки могут использоваться и в производстве так называемых зеленых шин для РТИ с улучшенными свойствами.

Перспективным может быть развитие прежних разработок эмульсионных БСК с содержанием звеньев стирола 30 % - 40 %, со светлыми маслами-наполнителями, БСК с наполнением поливинилхлоридом, диэлектрических БСК и БСК для асбестотехнических изделий.

15.1.2.2 Бутадиен-нитрильные каучуки (СКН)

Для технологии производства СКН важными векторами развития являются: повышение стабильности свойств каучука от партии к партии за счет автоматизации процесса и стабилизации качества исходного сырья, реализации низкотемпературной полимеризации, использование более эффективных ингредиентов (стабилизаторов, эмульгаторов, регуляторов молекулярной массы).

К перспективным относятся технологии получения таких марок СКН, как:

- частично сшитые (cross-linked) с различной степенью структурирования в виде кип или порошков требуемой дисперсности;

- быстровулканизующиеся (fast curing) для производства изделий методом высокоскоростного литья под давлением;

- чистые, или зеленые, обеспечивающие меньшее загрязнение пресс-форм при производстве РТИ;

- каучуки с бимодальным молекулярно-массовым распределением, что обеспечивает лучшую перерабатываемость, стойкость резин к набуханию в маслах и когезионную прочность мягких резин;

- модифицированные за счет введения третьего мономера (акриловой кислоты и ее эфиров, винилиденхлорида и др.). Наибольшее распространение получил карбоксилатный каучук (XNBR);

- порошкообразные СКН, применение которых сокращает энерго-и трудозатраты при производстве РТИ.

Гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки важны для производства РТИ с высокой устойчивостью к углеводородам и термоокислительному старению. Развитие данной технологии направлено на совершенствование процессов гомо- и гетерофазного гидрирования за счет применения новых катализаторов и каталитических систем.

Комбинаций СКН с поливинилхлоридом (ПВХ), используемых для изготовления огнестойких изделий и оболочек кабелей прежде всего в электротехнической промышленности, и с другими термопластичными материалами.

15.1.3 Каучук натрий-бутадиеновый (СКБ)

Фактически этот каучук жидкофазной полимеризации является единственным сохранившимся из видов каучука, разработанных и предложенных к внедрению основоположником промышленности СК в СССР академиком С.В. Лебедевым. Эта стабильность производства на протяжении многих лет, хотя и в малых количествах, объясняется потребностью асбестотехнической промышленности в полимере, жесткость которого при эксплуатации и повышении температуры и других условиях возрастает. ВНИИСК имени академика С.В. Лебедева долго пытался разработать полноценную замену этому каучуку, но и до настоящего времени ОАО "Казанский завод СК" продолжает его выпуск.

15.1.4 Каучуки этилен-пропиленовые СКЭП (двойной полимер) и СКЭПТ (тройной полимер)

На основе этилена и пропилена могут вырабатываться насыщенные двойные сополимеры (СКЭП), а с применением дополнительного третьего мономера - ненасыщенные (СКЭПТ). В настоящее время СКЭПТ является основным и самым распространенным эластомером в производстве герметиков для автомобилей, кровельных и изоляционных материалов, при герметизации промышленных резервуаров и водостоков.

Существует два способа синтеза этилен-пропиленовых каучуков: в растворе и в суспензии. Кроме того, разработана технология газофазной полимеризации, требующая значительно меньших энергетических затрат и позволяющая получать каучук в гранулированной форме.

Серьезную перспективу представляют динамические термоэластопласты (ДТЭП) на базе этилен-пропиленовых каучуков и полиолефинов.

Такие материалы, имея широчайший температурный интервал применения (-60° + 125 °C), хорошо формуются, мало подвержены стиранию, характеризуются высокими диэлектрическими показателями.

15.1.5 Каучуки уретановый, силиконовый, эпихлоргидриновый и пропиленоксидный

Такие полимеры, как каучуки уретановый, силиконовый, эпихлоргидриновый и пропиленоксидный, сами по себе являются узкоспециальными, сравнительно новыми продуктами.

Эти специальные каучуки имеют очень важное, но специфическое и ограниченное применение, с учетом описанных выше по тексту особенностей их синтеза, опасных свойств применяемых химикатов и других особенностей.

Синтез уретановых каучуков осуществляется одно- или двухстадийным способами. Наибольшее применение получил двухстадийный способ. Недостаток двухстадийного способа получений изделий из вулколлана на основе СКУ - использование высоковязких преполимеров, в связи с чем из реакционной массы трудно удаляются пузырьки воздуха, которые могут служить причиной дефектов в готовых изделиях (раковины, трещины и др.). Следует предпочесть одностадийный способ. При таком способе сушке подвергается смесь олигомера, катализатора и удлинителя цепи, а диизоцианат добавляется к уже высушенной смеси.

В производстве силиконовых каучуков предпочтительнее проведение стадии гидролиза диорганодихлорсиланов без растворителей с образованием смеси линейных и циклических соединений, которую затем термокаталитической деполимеризацией возможно практически полностью преобразовать в циклосилоксаны. При этом происходит дополнительная очистка продуктов от трифункциональных примесей, остающихся в кубовом остатке. Это позволяет снизить требования к чистоте исходных диорганохлорсиланов, тщательная очистка которых связана с большими затратами.

При получении силиконовых каучуков процесс полимеризации предпочтительнее проводить в присутствии оснований. Это позволяет за 2-4 ч при малом массовом содержании катализатора (10 % - 2 % - 10 % - 4 %) получать полимеры с молекулярной массой до 10⁶ и более без дозревания, получать жидкие каучуки, легко регулировать молекулярную массу полимеров и заменять трудоемкую стадию отмывки нейтрализацией катализатора.

Полимеризация циклосилоксанов при получении силиконовых каучуков в присутствии оснований является наиболее эффективным методом синтеза силоксановых сополимеров заданной структуры.

Для улучшения качества силоксанов рекомендуется использовать при синтезе термолабильные катализаторы на основе гидроксидов тетраалкиламмония или фосфония и их силанолятов, которые по окончании полимеризации удаляются путем разложения при прогревании реакционной массы в определенном температурном интервале. Есть и другой способ существенного улучшения свойств каучуков, широко используемый в настоящее время, который заключается в блокировании концевых гидроксильных групп макромолекулы, замещении их на стадии синтеза в основном триметилсилильными группами.

15.1.6 Транс-1,4-полиизопрен

Транс-1,4-полиизопрен, синтетический аналог гуттаперчи и балаты, является продуктом специального назначения, выпускаемым в основном для получения разнообразных изделий медицинского назначения. Периодический процесс синтеза этого продукта с использованием металлорганических катализаторов практически близок к процессам получения основных полимеров растворной полимеризации. Относительно небольшая потребность в таких полимерах делает более глубокие изыскания в развитии и совершенствовании этого процесса малоцелесообразными.

Процесс производства транс-1,4-полиизопрена рекомендуется проводить с использованием титан-магниевых катализаторов, что позволит при необходимости и экономической целесообразности организовать в РФ новое производство транс-1,4-полиизопрена.

15.2 Производство термоэластопластов (ТЭП)

Фактически термоэластопласты представляют собой реализованное в промышленном масштабе производство новых типов полимеров. Термоэластопласты (ТЭП) явились связующим, отсутствовавшим ранее в подобных размерах мостом, объединяющим подотрасли синтетического каучука и пластиков, так как они при относительно низких температурах имеют свойства каучуков, а при повышении температуры позволяют осуществлять переработку в изделия методами переработки пластических масс. До разработки ТЭП подобную ситуацию можно было видеть в основном применительно к полиуретанам. Последние разработки в области производства бутадиен-стирольных ТЭП включают в себя очень мягкие составы, имеющие свойства гелей при низкой твердости по Шору А 5-10. Недавно синтезированы оптически прозрачные марки подобных ТЭП и марки ТЭП, реагирующие как термоэластичные вулканизаты (ТПВ), характеризующиеся сокращением формы, повышенной химической и термической стабильностью.

Самими распространенными полимерными смесями ТЭП являются термопластичные полиолефиновые эластомеры (ТПО) - смеси тройного сополимера этилена, пропилена и диена с полипропиленом. Полимеризация олефинов с использованием металлоорганических катализаторов обеспечила возможность получения полимеров с заданными свойствами, например, эластичных полиолефиновых эластомеров и полужестких полиолефиновых пластиков.

Особенно перспективны разработки пластичных вулканизатов именно на основе упомянутых ТПО, позволяющие осуществлять химическое связывание и ТПВ с полиамидами, АБС и полиэфирами.

К перспективным также относятся стирол-бутадиен-стирольные (СБС) и стирол-изопрен-стирольные (СИС) ТЭП, а также продукты их гидрирования (СЭБС и СЭПС). Разработка технологий получения блок-сополимеров посредством применения алкиллитиевых инициаторов с функциональными группами позволит получать функционализированные ТЭП (СБС-Ф, СИС-Ф). Такие ТЭП могут применяться для улучшения диспергирования наполнителей в композитах, повышения межфазной адгезии и взаимодействия с другими полимерами, образуя при этом области, улучшающие совместимость смесей, что улучшит потребительские свойства конечных изделий, будь то битум, кровля или подошва.

Продолжающиеся в этом направлении работы обеспечивают развитие производства ТЭП и в перспективе, открывая новые экономические возможности.

15.3 Производство полиэтилена

Полиэтилен является одним из наиболее крупнотоннажных полимеров в мире с четко выраженной тенденцией по увеличению объемов так называемого полиэтилена низкого давления в сравнении с полиэтиленом высокого давления. Как и в любых каталитических процессах, основной вектор развития определяется уровнем разработанных каталитических систем. Сегодня мы наблюдаем увеличение объемов применения металлоценовых каталитических систем и первые промышленные опыты использования постметаллоценовых катализаторов, позволяющих синтезировать полимеры с заданной структурой. Данные возможности позволяют получать марки полиэтилена для узконаправленных областей применения (например, ориентированные пленки) и обуславливают изменение стратегии многих, в основном европейских, производителей в виде перехода к выпуску относительно малотоннажных марок с добавленной стоимостью. Этот тренд, в том числе связан и с изменением общественного мнения в отношении пластиковых продуктов, которые становятся одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Кроме того, развитие каталитических систем полимеризации открывает возможности и для технологических преобразований. Одним из самых ожидаемых является объединение процессов олигомеризации и сополимеризации этилена в присутствии двухцентровых катализаторов с целью получения сополимеров этилена и гексена-1 методом in situ.

15.4 Производство полипропилена

Несмотря на более полувековую историю, полипропилен до сих пор относится к динамично развивающимся полимерам. Появление "безрастворных" технологий (в среде жидкого мономера и в газовой фазе) в совокупности с теплофизическими свойствами самого полимера (возможность стерилизации) открыло широкие возможности его применения в медицинских целях (шприцы, емкости для хранения растворов, средства гигиены и т.д.) с сохранением его популярности в таких традиционных областях применения, как пленочная упаковка, трубы горячего и холодного водоснабжения, автомобилестроение и т.д.

Как в случае с полиэтиленом, узкая специализация полипропилена за счет синтеза специальных марок обуславливает снижение популярности относительно крупных мощностей и появление интереса к относительно небольшим установкам, позволяющим достичь уникального качества продукции не только за счет применения современных катализаторов, но и прогрессивных технологических решений. Наиболее ярким примером такого подхода является процесс Catalloy компании LyondellBasell, специализирующейся на выпуске сложных сополимеров пропилена, этилена и бутена-1.

В дальнейшем следует ожидать разработку новых аналогичных процессов, позволяющих получать гетерофазные полимеры непосредственно в реакторах сополимеризации.

Мировые тенденции способствуют значительному увеличению выработки полипропилена за счет вытеснения других пластиков, прежде всего полистирола и ПВХ, из-за экологических характеристик при производстве и утилизации отходов.

В настоящее время при производстве ПП в мире и в России самым распространенным способом является полимеризация пропилена суспензионным методом в петлевом реакторе в жидком пропилене. Появление и дальнейшее совершенствование нанесенных катализаторов IV поколения повысило энергоэффективность и снизило прямые производственные затраты ранее внедренных суспензионных процессов. Появление высокоэффективных каталитических систем IV поколения с активностью более 20 кг полипропилена на 1 г катализатора (кг/г) позволило разработать упрощенный процесс полимеризации в жидком мономере (пропилене).

Технологический процесс производства полипропилена позволяет получать широкий ассортимент полипропилена и его стат-сополимеров и блок-сополимеров с этиленом и бутеном. Процесс суспензионной полимеризации пропилена при низком давлении протекает по анионно-координационному механизму.

Работы по усовершенствованию процессов производства полипропилена направлены на решение трех следующих крупных проблем:

- получение высокоэффективных катализаторов, обеспечивающих интенсификацию процессов производства полипропилена и упрощение технологической схемы, в частности исключение или сокращение трудоемких стадий очистки полимера от остатка катализатора и регенерации промывной жидкости;

- расширение марочного ассортимента за счет использования высокоэффективных модифицированных катализаторов, а также сополимеризации пропилена с другими мономерами;

- снижение разброса показателя текучести расплава (ПТР). Полипропилен с узким разбросом ПТР даст возможность переработчикам выпускать продукцию с меньшими затратами и лучшим качеством.

Перспективными являются марки, характеризующиеся узким молекулярно-массовым распределением и предназначенные для изготовления нетканых материалов по технологии спанбонд. Производство минирандомных марок, особенностью которых является то, что они представляют собой полипропилен с небольшим содержанием этилена (минирандом) и предназначено для выпуска БОПП-пленок на высокоскоростных линиях (более 400 м/мин). Производство высокоиндексных марок, которые используются при изготовлении нетканых материалов и литьевых изделий, направлено на применение в строительстве, упаковочной промышленности, в производстве мебели и медицинских изделий. Разработка рецептур и технологий производства марок полипропилена, предназначенных для производства нетканых материалов по технологии Meltblown.

При производстве полипропилена развивается использование металлоценовых катализаторов. Ожидается, что металлоценовые катализаторы станут следующим поколением катализаторов, как и в случае с полиэтиленом.

Новые свойства таких продуктов:

- более низкая температура плавления;

- добавление новых сомономеров, таких как гексен-1;

- более высокая прозрачность продукции на выходе из реактора;

- возможность получения необходимых свойств уже в реакторе (например, более высокого уровня текучести расплава) без использования контроля над реологическими свойствами.

Использование современных каталитических систем позволяет существенно расширить марочный ассортимент продукции.

15.5 Производство полистирола

К крупнотоннажным полимерам стирола относятся:

- полистирол общего назначения (GPPS);

- ударопрочный полистирол (HIPS);

- пенополистирол (EPS, ПСВ, XPS, ЭПС);

- акрилонитрил-бутадиен-стирольные пластики (АБС, ABS);

- стирол-акрилонитрильные (САН, SAN) пластики.

Полистиролы общего назначения и ударопрочные используются в большом объеме для изготовления тары и упаковочного материала и изделий одноразового применения. Из полистирола изготавливается как контактирующая, так и не контактирующая с пищей тара и упаковка. Упаковочный материал, не контактирующий с пищей, имеет широкое применение в медицине, небольших потребительских товарах и промышленной упаковке. Эта группа полимеров находит широкий спрос в строительстве в результате замены традиционных материалов полистиролом. В последнее время активно развивается рынок производства листов и пленки из полистирола.

Полистирол нашел нишу на рынке реализации однослойных и многослойных экструзионно-раздувных пленок (БОПС-пленок), поскольку он жесткий, прозрачный и на него можно наносить печать. У него также хорошая способность держать складку, а его газопроницаемость делает его еще более привлекательным для производства упаковки для свежих пищевых продуктов.

Преимущества БОПС-пленки по сравнению с литой пленкой заключаются в значительно менее дорогом используемом оборудовании, а также возможности производить более тонкую пленку.

В настоящее время пенополистирол применяется как один из наиболее оптимальных теплоизоляционных материалов по соотношению "цена - качество".

В целом к будущим тенденциям развития пенополистирола (EPS и XPS) в сегменте строительной изоляции относятся:

- снижение энергетических и материальных затрат при производстве;

- улучшение изоляционных характеристик благодаря использованию новых экологически безопасных вспенивающих агентов, новых добавок, способствующих уменьшению размера ячеек, получение смесей с аэрогелями;

- переход на более экологически безопасные антипирены.

При производстве вспенивающегося полистирола наиболее современным и эффективным является способ получения ВПС полимеризацией в массе. Помимо того, что полимеризация в массе является более экономичным способом производства, качество конечной продукции очень сильно отличается. Вспенивающийся полистирол, произведенный методом полимеризации в массе, позволяет изготавливать более качественную и сложную продукцию.

Помимо традиционных областей применения ВПС, представляют интерес такие направления использования полимера, как точное литье металлов по газифицируемым моделям из ППС; поддержание судов на плаву, судоподъемные и судоспасательные работы; изготовление тонкостенных емкостей, в частности стаканчиков для горячих и холодных напитков.

15.6 Производство АБС-пластиков

В настоящее время коммерческое производство АБС-пластиков проводится как традиционным методом эмульсионной полимеризации, так и более экономичным и прогрессивным методом полимеризации в массе (блочным) с использованием растворителя.

Основные усовершенствования эмульсионного метода получения АБС-пластиков осуществляются в следующих направлениях:

1) разработка технологических приемов, обеспечивающих получение латексов каучуков с регулируемым размером частиц от 0,5 мкм до 9,0 мкм;

2) разработка технологии получения АБС-пластиков с высоким содержанием каучука до 70 %, так называемых графт-концентратов АБС (ГК - АБС);

3) использование экструдеров специальной конструкции для сушки эмульсионного АБС-пластика, и в первую очередь графт-концентратов АБС;

4) усовершенствование стадии получения латекса каучука с целью сокращения цикла его получения.

Наиболее актуальные технологические аспекты совершенствования процессов получения АБС-пластиков и сополимеров САН методом полимеризации в массе заключаются в:

- изыскании эффективных и надежных способов тепломассообмена в реакторах;

- сокращении времени перехода с одного вида сополимера на другой в непрерывном процессе;

- совмещении процесса выделения латекса каучука с технологическим процессом получения АБС-пластика методом полимеризации в массе;

- отработке условий очистки возвратных мономеров в газовой фазе без их предварительной конденсации - процесс in situ.

Благодаря реализации коммерческих производств АБС в массе стало возможным развитие производства полимерных компаундов, так как в этом случае АБС-пластик не содержит примесей карбоксильных соединений, оказывающих отрицательное воздействие на получение композиции с поликарбонатом, полиамидом и полибутилентерефталатом.

Наиболее перспективными сплавами и композиционными термопластами на основе АБС являются:

- АБС/САН (в основном, графт-концентрат/САН);

- АБС/ПК (поликарбонат);

- АБС/СМА (сополимер стирола с малеиновым ангидридом);

- АБС/ПА (полиамид);

- АБС/ПЭТФ (полиэтилентерефталат).

Имеются сведения о получении на основе композиций АБС/ПЭТФ смарт-полимеров с вживленными в них электронными датчиками с памятью до 100 Мбайт.

Также одним из наиболее перспективных направлений использования АБС-пластика является 3D-печать. ABC-пластик для 3D-принтеров также пригоден для металлизации, нанесения гальванического покрытия и пайки контактов.

15.7 Производство поливинилхлорида (ПВХ)

Суспензионный способ получения ПВХ является самым важным процессом для получения ряда марок ПВХ общего назначения и марок для специальных применений.

Компания Vinnolit Technologie GmbH & Co. KG (Vin Tec), Германия, предлагает современную и очень экономичную технологию для получения ПВХ-С. Технология Vinnolit отличается:

- тем, что все стадии установки - агрегаты собственной разработки компании;

- использованием технологии чистого и закрытого реактора-полимеризатора;

- высокой производительностью  600 т/м³ в год;

- низким потреблением сырья;

- низким энергопотреблением;

- низкими капитальными затратами;

- низкими издержками на техобслуживание;

- высоким уровнем безопасности;

- тем, что она занимает ведущую позицию по экологической чистоте (сертификация по ДИН ИСО 14001);

- высоким качеством продукта (со сертификатом по ДИН ИСО 9001).

Одним из важных преимуществ технологии Vinnolit производства ПВХ-С является технология чистого реактора-полимеризатора: работа без припекания и коркообразования достигается за счет применения надежного ингибитора коркообразования, создания оптимальных рабочих условий во время полимеризации и использования реактора-полимеризатора, рассчитанного на удовлетворение указанных требований.

Данная технология отличается тем, что:

- реактор-полимеризатор - высокопроизводительный;

- используется технология чистого и закрытого реактора-полимеризатора;

- остановки, например, для открытия и очистки реактора, отсутствуют;

- обеспечивается постоянный теплоотвод.

Вся установка управляется цифровой системой управления процессом. Таким образом, обеспечиваются:

- точная дозировка реактивов в реактор-полимеризатор;

- высокий уровень постоянства параметров технологического процесса;

- отличная воспроизводимость реакции и тем самым постоянное хорошее качество продукта;

- высокий уровень безопасности и надежности работы установки;

- обслуживание установки малочисленным штатом операторов.

За счет использования технологии чистого и закрытого реактора, автоматизации всего технологического процесса и эффективной дегазации продукта, выбросы ВХ-мономера очень низки и при нормальных условиях работы они значительно ниже, чем нижеприведенные законодательные нормы:

- менее 1 мг/м³ в отходящем воздухе сушилки;

- менее 1 мг/м³ в сточных водах;

- менее 1 ppm по объему (средняя ПДК в рабочей зоне в течение смены).

Благодаря эффективным мерам содержание ПВХ в отходящем воздухе сушилки составляет менее 10 мг/м³.

Среди инновационных решений в производстве ПВХ следует отметить технологию непрерывного дозирования инициатора (ноу-хау) фирмы AKZO Nobel Polimer Chtmicals B.V., Нидерланды. По старой схеме процесс полимеризации длится 11 ч. За счет внедрения этого новшества время процесса полимеризации уменьшается на 40 %, т.е. составит 6-7 ч, плюс значительно повышается качество ПВХ.

Также рекомендуется замена старых на новые двухкамерные сушильные печи ПВХ с системой мокрой очистки отходящего воздуха (фирма "Андриц Флиссбертт Системе", Германия), в состав которой входят две центрифуги, спиральные теплообменники, колонна дегазации с уникальной конструкцией насадок.

15.8 Производство полиэтилентерефталата (ПЭТФ)

Основными потребителями ПЭТФ являются предприятия по производству тары (в основном, бутылок) и синтетического волокна (в РФ - лавсана (аббревиатура образована от слов "Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук")). В мировой практике рост производства "пищевых" ПЭТФ не препятствует развитию производства волокон. Именно поэтому сегодня в большинстве регионов России столь серьезное внимание уделяется сбору бывшей в употреблении тары (при раздельном сборе отходов) и возвращению ее на вторичную переработку в высоколиквидные текстильные изделия.

В сфере упаковочного сегмента выделяются следующие направления, интересные для компаний - производителей бутылочного ПЭТФ:

- формованные изделия, тара, фитинги, медицинские инструменты и упаковка: улучшенные свойства ПЭТФ по гибкости, ударопрочности;

- бутылочный ПЭТФ с повышенной прозрачностью;

- повышенная термостойкость;

- повышенные газобарьерные свойства;

- композиции для тары и упаковки (косметика, бытовая химия);

- высокомолекулярный ПЭТФ, ПЭТФ с повышенной вязкостью.

Наибольшую тенденцию роста демонстрирует волоконный сегмент, в частности полиэфиры в структуре кабельной оболочки.

Сфера композиционных материалов на основе полиэфиров представлена разными направлениями. В данную группу были включены композиции, применяемые в автопромышленности, электронике и электрике, полиэфирные эластомеры. Довольно большой сегмент занимают здесь огнестойкие композиционные материалы ПЭТФ. В большинстве случаев это стеклонаполненные волоконные материалы - 35 % в выделенном контуре.

Здесь встречаются не только огнестойкие, но и водоотталкивающие решения, применяемые, например, в покрытиях взлетно-посадочных полос.

Также актуальны следующие направления: разработка новых каталитических систем для ПЭТФ бутылочного применения, биоразлагаемые полиэфиры на основе биосырья, пленочные марки ПЭТФ для печатных плат и ЖК-дисплеев.

15.9 Производство высокомолекулярных соединений специального назначения

В эту группу условно включены производства поликарбонатов, полиамидов, полиуретанов, фторопластов, сэвилена (сополимера винилацетата с этиленом), полисульфидных каучуков и биоразлагаемых полимеров.

Существующие, используемые много лет технологии производства совершенствуются в основном в части автоматизации и энергосбережения.

Данные по остальным производствам относительно небольшой мощности и специфического характера применения (вплоть до изделий оборонного назначения) публикуются в ограниченном объеме.

Производство биоразлагаемых полимеров в России находится в процессе разработки и становления.

15.10 Производство синтетических латексов

За годы после распада СССР производство синтетических латексов резко сократилось за счет замены на некоторые импортные марки, замены латексов другими конкурирующими продуктами. Технология производства латексов, отработанная еще в 3040-е годы прошлого века, изменений не претерпела по сей день, а совершенствования в основном сводятся к частичному уточнению рецептур с использованием более дешевых продуктов, а также к расширению ассортимента выпускаемой продукции.

В целом химизм процессов получения различных полимеров давно изучен теоретически, катализаторы полностью определены технологией синтеза.

Основные направления оптимизации технологий:

- автоматизация схем производства вплоть до "верхнего" уровня с сокращением трудозатрат операторов;

- увеличение производительности существующего оборудования с уменьшением потерь продуктов;

- организация энергосбережения;

- расширение ассортимента выпускаемой продукции с внедрением новых и заменой ранее применявшихся химикатов;

- освоение выработки новых выпускных форм товарной продукции;

- модернизация технологических систем (замена морально и физически устаревшего оборудования на современное, снижение выбросов загрязняющих веществ за счет использования более эффективного оборудования и материалов);

- стабилизация работы технологической системы путем равномерного распределения производственной программы с целью снижения удельных расходов сырья и энергоресурсов;

- внедрение новых технологий.