Фторополимеры

19 ноября 2013 - Администратор

Американцы, а именно компания Дюпон, были первыми, кто начал производить фторполимеры.
Работы по созданию первых марок начались накануне 2-й мировой войны, поэтому новый материал сразу нашел применение в военной технике.
Без универсальных свойств этих пластиков сложно представить современную авиацию, атомную энергетику, космическую и другие отрасли.
Фторполимеры - это уникальные продукты, полученные химическим путём, высокая прочность связи атомов фтора и углерода и обуславливает уникальное сочетание ценных свойств, отличающих их от всех других материалов. Класс фторопластов включает самые разнообразные по свойствам продукты: жёсткие пластики, эластомеры и эластопласты.
Фторопласты - это химическая инертность к любым кислотам, щелочам и растворителям; широкий предел рабочих температур от -260°С до +300°С; электрическую прочность; полимеры, выдерживающие длительное радиационное облучение; материалы с прочностью, превосходящей прочность высоколегированных сталей; биосовместимость и биологическая инертность.
Лидирующее место по производству политетрафторэтилена (ПТФЭ) в мире занимают США, на 2-м месте Западная Европа, 3-е место принадлежит Китаю. На долю Китая приходится примерно 20% всех производимых фторполимеров в мире. В то же время, в 2007 г США находились на 2-м месте среди импортеров ПТФЭ.

До 90-х годов российские производители фторполимеров были практически полностью ориентированы на удовлетворение потребностей внутреннего рынка - машиностроение, особенно производство вооружения, забирало больший объём фторполимеров отечественного производства.
В начале 90-х годов в связи с резким сокращением производства вооружений потребность во фторопластах резко упала, что вынудило российских производителей искать новые региональные рынки сбыта. Фактически именно в 1992-1993 годах и началось вхождение российских производителей фторопластов на внешний рынок.
К началу XXI века российское производство фторполимеров стало практически полностью ориентированным на внешний рынок - статья экспорта стала доминирующей в структуре внешней торговли. В этом отношении, необходимо отметить, что отечественное производство фторполимеров стало напрямую зависеть от ситуации на мировом рынке.
В последние годы тенденции развития российского рынка фторполимеров во многом определяются тенденциями мирового рынка, с каждым годом всё сильнее сказывается влияние Китая.
В России существует около 40 компаний, перерабатывающих фторполимеры.
Мощности по выпуску фторполимерного сырья в настоящее время значительно превышают потребности внутреннего рынка переработки (в 3-4 раза).
Учитывая, что в период до 2010 г существенная часть фторполимеров российского производства продолжала экспортироваться, развитие отрасли в значительной степени зависело от состояния мировых рынков фторполимеров. Вступление России в ВТО приведёт к повышению отпускных цен на фторполимеры российского производства за счёт выравнивания мировых цен. Что, в свою очередь, при отсутствии совершенствования марочного ассортимента фторполимеров может привести к сокращению рынка сбыта российской продукции. Введение антидемпинговых пошлин на ввоз российских фторопластов в некоторых странах, прекращение действия льгот для поставок российских фторопластов (рынок США) существенно сказывается на объёмах, вывозимых за рубеж российских фторполимеров.
На сегодняшний день ГалоПолимер - один из крупнейших мировых производителей фторполимерной продукции. Единственная российская компания, производящая специализированные фторполимеры, ГалоПолимер занимает первое место по производству хладонов в России и является одним из лидеров по производству неорганической химии.
Сегодня основная часть фторопластовой продукции, производимой заводами, не плавится: это порошок, прессуемый в заготовки, из которых и вытачиваются необходимые изделия. Такая нетехнологичность сдерживает потребление фторопластов в России. Поэтому производство плавких фторопластов было признано одним из ключевых и перспективных направлений развития полимерного бизнеса. Специалисты заводов и управляющей компании в настоящее время разработали целую линейку таких продуктов. Решение о развитии производства плавких фторопластов было принято с учётом оценки состояния и динамики мирового рынка.

Области применения фторполимеров обусловлены комплексом их уникальных свойств, которые позволяют использовать их в тех деталях, где ранее нельзя было обойтись без применения цветных металлов, реактопластов и резин, керамики, бетона, дерева.

Применение фторполимеров в химической промышленности
Из политетрафторэтилена можно изготовлять: аппараты, ректификационные колонны, насосы, трубы, клапаны, сильфоны, облицовочные плитки, сальниковые набивки и др.
Из политрифторхлорэтилена могут быть изготовлены седла и тарелки клапанов для высоких давлений, манжеты, прокладки, диафрагмы, смотровые стекла и трубки для уровнемеров. Для работы в агрессивных жидкостях применяются детали из ПТФХЭ в различных механизмах: насосах, счетчиках. Из суспензии ПТФХЭ могут быть получены химически стойкие покрытия металлов и других материалов.
Суспензия поливинилиденфторида применяется в качестве декоративных, защитных, покрытий, пропиток.
Сополимер ВДФ и ТФЭ используется для изготовления седла и шаровых муфтовых кранов в нефтегазовой отрасли.
Применение фторполимеров в электротехнике
Как диэлектрик, политетрафторэтилен применяется в технике высоких и ультравысоких частот. Например, прокатанная фторполимерная пленка используется при изготовлении высокочастотных кабелей, проводов, конденсаторов, для изоляции катушек, пазов электрических машин и др.
Политрифторхлорэтилен применяется в качестве диэлектрика в технике сильных токов в особо ответственных деталях. Из ПТФХЭ могут быть изготовлены сложные детали с большим количеством отверстий и с металлической арматурой (катушки, основания, гнезда, панели для электроламп, транзисторов и др.). Из суспензии ПТФХЭ получают электроизоляционные покрытия на токоведущих частях и на изоляторах (фарфор и керамика) для улучшения диэлектрических свойств. Также из суспензии ПТФХЭ можно изготавливать конденсаторную пленку.
Применение фторполимеров в машиностроении
В качестве конструкционного материала политетрафторэтилен применяется при изготовлении различных деталей машин и аппаратов. Особенно широкое применение ПТФЭ находит при изготовлении подшипников, работающих без смазки, с ограниченной смазкой и при наличии коррозионной среды (жидкой или газообразной).
Детали из фторэластомеров все чаще используются для герметизации в автомобильной промышленности, так как эти материалы хорошо переносят температуры, характерные для автомобильных двигателей (которые в последние годы увеличились), а также обладают хорошей стойкостью к воздействиям коррозийной среды топлива и других жидкостей, используемых в двигателях.
Герметики, покрытия и замазки на основе жидких фторэластомеров значительно превосходят по своим качествам другие полимеры и широко используются в ракетных и авиационных двигателях, а также в других областях.
Покрытия из ФЭП используются для защиты подшипников скольжения в автомобилестроении.
Применение фторопластов в медицине
Для изготовления различных протезов и трансплантатов применяются ткань и войлок из политетрафторэтилена. Войлок применяется для устранения межжелудочных и межпредсердных дефектов сердца, а также в других областях восстановительной хирургии. Нить применяется для изготовления ткани и протезов кровеносных сосудов. Изделия из ткани применяются для изготовления поясков врастания протезов митральных и аортальных клапанов сердца. ПТФЭ применяется также для изготовления емкостей для приема коронарной крови и сосудов; держателей протезов митральных клапанов сердца.
В медицине могут быть также использованы пленки, покрытия и изделия из политрифторхлорэтилена.
Для химической и биологической защиты медицинских инструментов (лапароскопы, пинцеты) в настоящее время большим спросом пользуется водная дисперсия поливинилиденфторида для нанесения покрытий.
Применение фторполимеров в пищевой промышленности
Сочетание физиологической инертности и антиадгезионности позволяет применять политетрафторэтилен в пищевой промышленности (для облицовки валов при раскатке теста, для формования кондитерских изделий и т. д.).
Из политрифторхлорэтилена изготавливают детали машин (для обработки пищевых продуктов) и покрытия металлических форм и конвейерных лент. Суспензии из ПТФХЭ могут быть использованы для покрытия жести при изготовлении консервов.
Поливинилиденфторид, а также сополимер ВДФ и ТФЭ используются при изготовлении фильерных матриц для производства макаронных изделий, а также сильфонов в стеклянных кранах, предназначенных для контакта с вином, виноматериалами, пивом. Пленка из ТФЭ-ВДФ пригодна для упаковки сухих молочных продуктов детского питания, различных пряностей и продуктов повышенной жирности.
Другие области применения фторполимеров
Антиадгезионные свойства политетрафторэтилена и политрифторхлорэтилена используются в аппаратуре для изготовления и нанесения клеящих веществ (например, в лакокрасочной промышленности).
Также ПТФЭ используют в холодильной технике.
Пленки, покрытия и изделия из ПТФЭ и ПТФХЭ могут быть использованы в фармацевтической промышленности.
Пленки и суспензии из поливинилиденфторида применяется в качестве декоративных, защитных, антикоррозионных покрытий, пропиток в строительстве, авиационной технике, в арматуростроении.
Из ПВДФ изготавливаются трубы для водопроводов и теплотрасс, сооружений для хранения опасных вод.
Сополимер ВДФ и ТФЭ используется для изготовления красок.
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.

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 - Завод полимеров Кирово-Чепецкого химического комбината им. Б.П. Константинова (г. Кирово-Чепецк) и ГалоПолимер (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 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 также даст возможность получать новые продукты. В этом направлении активно работает компания Дюпон. Отсутствие интереса отечественных производителей к новой технологии может привести к серьезному отставанию российской фторполимерной промышленности - считает академик Бузник.

Сегодня Россия занимает всего 3% всего мирового рынка ПТФЭ. При этом текущий уровень потребления в Российской Федерации ПТФЭ соизмерим с его потреблением в Китае в начале 90-х гг. 20 в.

В 2011 году темп прироста совокупного рынка изделий из ПТФЭ в Российской Федерации составил 18,5%. Подобный рост был обусловлен повышением объемов потребления в нефтехимии и машиностроении и т.д.
Согласно прогнозу на 2012 год объем рынка изделий из ПТФЭ превысит уровень 2011 года. При сохранении темпов прироста в 2017 году объем рынка изделий из ПТФЭ в РФ может составить 8 840 тонн. 

Нет комментариев. Ваш будет первым!