авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Московский

государственный

технический университет имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

УДК

№ госрегистрации

Инв. №

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор –

проректор по научной работе МГТУ им. Н.Э. Баумана _ В.Н. Зимин «» 2013 г.

ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ «Оценка потенциала применения и перспектив развития производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности»

(итоговый) Государственный контракт от «05» марта 2013 г. № 13411.0010400.12. Шифр «ЭМА-13-01 Композиты»

Руководитель НИР, директор НОЦ «НМКН» ИЦ _ В.А. Нелюб Москва СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ Директор НОЦ «НМКН» ИЦ В.А. Нелюб подпись дата (общее руководство) зам. директора НОЦ «НМКН» ИЦ И.А. Буянов подпись дата (раздел 1,3) зам. директора НОЦ «НМКН» ИЦ А.С. Бородулин подпись дата (раздел 1,4) экономист 2 кат. Д.П. Арбузова подпись дата (разделы 2,3) техник А.В. Гомозов подпись дата (разделы 2,3) инж. М.В. Духанина подпись дата (разделы 2,3) экономист 2 кат. Е.В. Захарова подпись дата (разделы 1,5) инж.-конструктор 1 кат. Н.С. Кириллова подпись дата (разделы 1,2) экономист 2 кат. В.С. Сазонова подпись дата (раздел 2) ассистент каф. ФН-11 А.А. Прозоровский подпись дата (разделы 2,3,5) доц. НУК ИБМ Е.Н. Горлачева подпись дата (разделы 1-3) зав. лаб. технич. поддержки УИЦ НТ НМСТ МГТУ Ю.М. Миронов подпись дата (разделы 5,6) проф. СМ-13 Г.В. Малышева подпись дата (разделы 4,6) зав. лаб. СМ-13 А.Н. Никитин подпись дата (разделы 2,3) зав. каф. СМ-13 С.В. Резник подпись дата (разделы 2,3) Соисполнители:

канд. техн. наук Д.И. Коган подпись дата (разделы 3, 4, ФГУП «ВИАМ») РЕФЕРАТ Отчет 279 с., 98 рисунка, 29 таблиц, 177 источников НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МАТЕРИАЛЫ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ БИОЛОГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ, БИОМАТЕРИАЛЫ, НОВЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, СВЕРХПРОВОДНИКИ, ПРЕПРЕГИ, ПРЕФОРМЫ, ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ Объектом исследования является производство новых материалов в гражданских отраслях промышленности на российском и мировом рынках.

Целью настоящей работы является повышение эффективности развития производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности.

В процессе выполнения работы было проведено маркетинговое исследование среди компаний - производителей и потребителей новых материалов, в том числе композиционных материалов, наноматериалов, биоматериалов, новых синтетических материалов и сверхпроводников.

Кроме того, была проанализирована информация, касающаяся мирового и российского рынков новых материалов, проведен сравнительный анализ уровня развития российских и зарубежных технологий производства новых материалов, выявлены основные проблемы, препятствующие развитию данной отрасли, предложены прогнозы развития производства и потребления новых материалов до 2020 года и сформированы предложения, необходимые для развития данной отрасли в России.

Результаты работы будут использованы Министерством промышленности и торговли Российской Федерации для решения задач, обусловленных переходом экономики на инновационный путь развития, которые предполагают переход промышленных предприятий на новый технологический уровень и создание эффективных энерго- и ресурсосберегающих технологий производства и переработки новых материалов.

В долгосрочной перспективе развитие в России производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности должно обеспечить повышение финансовой устойчивости и инвестиционной привлекательности организаций, находящихся в сфере ведения Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, а также удельного веса конкурентоспособной высокотехнологичной продукции.

СОДЕРЖАНИЕ с.

Список исполнителей...................................................................................................................... Реферат............................................................................................................................................. Введение........................................................................................................................................... Анализ параметров производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности на российском и мировом рынках.................................................................. Новые материалы: определение и классификация...................................................... 1. Композиционные материалы......................................................................................... 1.1. Наноматериалы................................................................................................................ 1.1. Материалы, полученные из биологического сырья..................................................... 1.1. Новые синтетические материалы.................................................................................. 1.1. Сверхпроводники............................................................................................................ 1.1. Технологии производства и основные производители новых материалов на 1. российском и мировом рынках.................................................................................................... Композиционные материалы......................................................................................... 1.2. Наноматериалы................................................................................................................ 1.2. Материалы, полученные из биологического сырья................................................... 1.2. Новые синтетические материалы................................................................................ 1.2. Сверхпроводники.......................................................................................................... 1.2. Сравнительный анализ параметров производства новых материалов в России и мире 1. Анализ структуры потребления новых материалов в гражданских отраслях промышленности на российском и мировом рынках.............................................................. Композиционные материалы....................................................................................... 2. Наноматериалы.............................................................................................................. 2. Материалы, полученные из биологического сырья................................................... 2. Новые синтетические материалы................................................................................ 2. Сверхпроводники.......................................................................................................... 2. Выделение типовых проблем при производстве новых материалов в гражданских отраслях промышленности......................................................................................................... Прогноз развития рынка производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности......................................................................................................................... Прогнозная оценка объема и структуры потребления новых материалов в основных отраслях-потребителях............................................................................................................... Предложения по ключевым показателям развития индустрии производства новых материалов.................................................................................................................................... Заключение................................................................................................................................... ВВЕДЕНИЕ Настоящий отчет подготовлен МГТУ им. Н.Э. Баумана по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации в соответствии с Государственным Контрактом от 5 марта 2013 года № 13411.0010400.12.008.

Стратегией инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года определены основные тенденции мирового технологического развития до 2020 года, в том числе широкое внедрение материалов со специальными свойствами (в первую очередь композиционных материалов).

Перечнем поручений Президента Российской Федерации от 12 ноября 2012 года № ПР-3028 по итогам заседания Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России от 24 октября 2012 года определены ключевые положения развития композитной отрасли, в том числе включение комплекса мероприятий, направленных на развитие технологий производства композиционных материалов, конструкций и изделий из них и создание условий для их применения в гражданских секторах экономики, в государственную программу Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности».

Для реализации указанных поручений Министерством промышленности и торговли Российской Федерации была инициирована данная научно исследовательская работа.

Условия проведения работы предусматривают два этапа.

В рамках первого этапа научно-исследовательской работы предполагается определение характеристики предмета исследования, анализ гражданских отраслей промышленности, потребляющих новые материалы, а также изучение российского и мирового опыта в области развития производства новых материалов в указанных отраслях.

В рамках второго этапа работы предполагается разработка прогноза развития рынка новых материалов, в том числе на основе обзора различных технологий их производства, и подготовка предложений по возможному комплексу мер поддержки индустрии производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности в России.

Данный (итоговый) отчет о НИР содержит информацию, соответствующую поставленным задачам исследования, а именно:

- характеристика предмета исследования;

- анализ российского и мирового опыта в области развития производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности:

- анализ гражданских отраслей промышленности, потребляющих новые материалы;

- прогноз развития рынка новых материалов в гражданских отраслях промышленности (в России и мире до 2020 года);

- обзор технологий в области производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности;

- анализ опыта ведущих стран по поддержке индустрии производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности, характеристика возможного комплекса мер поддержки индустрии производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности в Российской Федерации.

С целью исследования структур потребления и производства проведен сегментационный анализ отрасли новых материалов по следующим критериям:

- страновая принадлежность;

- ведущие компании-производители;

- отрасли-потребители композиционных материалов.

Для исследования типовых проблем отрасли был проведено маркетинговое исследование, определившие основные проблемы, препятствующие развитию отрасли новых материалов в России.

Анализ параметров производства новых материалов в гражданских отраслях промышленности на российском и мировом рынках Создание новых материалов, так же известных как Value Added Materials (VAMs) напрямую зависит от технического прогресса. В процессе развития и интеграции науки и техники повышаются требования к используемым материалам и их свойствам. В связи с этим, создаваемые новые материалы должны обладать улучшенными свойствами либо выполнять больший диапазон функций, нежели их предшественники. Выделяют четыре условия, характеризующие новые материалы (VAMs):

- конкурентоспособность на рынке аналогичных материалов;

- потенциальная возможность выхода на мировой рынок;

- обладание улучшенными свойствами по сравнению с материалами – аналогами и возможность применения их на практике;

- сложный процесс и наукоёмкость производства материалов.

Наряду с преимуществами, которыми обладают новые материалы, при их внедрении возникают определенные трудности.

Новые материалы (VAMs) – группа новейших материалов, имеющих благодаря своим свойствам стратегическую важность для промышленного развития и экономического роста. При формулировке задач для проекта «Горизонт 2020» был сформулирован следующий перечень проблем:

благосостояние населения, охрана здоровья и демографические колебания;

безопасность пищи и биоэкономика;

безопасная, чистая и эффективная энергия;

концепция умного, экологичного транспорта;

поставка сырья;

эффективное использование ресурсов и защита климата;

содержание и безопасность общества. Внедрение новых материалов в большинство отраслей промышленности призвано способствовать решению данных проблем, подпадающих под определение Основные Проблемы современности (Grand Challenges).

В рамках исследования, на основании анализа новизны и рыночных перспектив, было выделено пять ключевых классов новых материалов:

Композиционные материалы Наноматериалы Материалы, полученные из биологического сырья Новые синтетические материалы Сверхпроводники Подробная структура новых материалов представлена на рисунке 1.

Technology and market perspective for future Value Added Materials Final Report from Oxford Research AS (Directorate General for Research and Innovation Industrial Technologies, 2012) Класс материалов Тип материалов На основе дисперсного наполнителя Композиционные материалы На основе волокон Объемные наноструктуры (3D) Поверхностные наноструктуры (2D) Наноматериалы Нанообъекты (1D, 0D) Биополимеры на основе растительного сырья Материалы для клеточной и тканевой Новые материалы инженерии Материалы, полученные из Биокомпозиты биологического сырья (bio-based) Волокна из возобновляемых ресурсов Полимерные материалы с заданными свойствами Традиционные полимеры с биоразлагаемыми Новые синтетические добавками материалы Новые синтетические волокна Новые пластмассы ВТСП Сверхпроводники НТСП Рисунок 1 — Типология новых материалов Среди композиционных материалов выделяются два основных типа материалов:

На основе дисперсного наполнителя На основе волокон.

Среди наноматериалов выделяют три основных типа:

Объемные наноструктуры Поверхностные наноструктурв Нанообъекты.

Среди материалов, полученных на основе биологического сырья (bio based) выделяют следующие типы:

Биополимеры на основе растительного сырья Материалы для клеточной и тканевой инженерии Биокомпозиты Волокна из возобновляемых ресурсов.

Новые синтетические материалы подразделяют на:

Полимерные материалы с созданными свойствами Традиционные полимеры с биоразлагаемыми добавками Новые синтетические волокна Новые пластмассы.

Сверхпроводники, в свою очередь, подразделяют на два типа:

ВТСП – высокотемпературные сверхпроводники НТСП – низкотемпературные сверхпроводники.

Далее в данной главе приведено подробное описание каждого из классов новых материалов, а также технологий и параметров их производства, основных производителей.

Новые материалы: определение и классификация 1. Композиционные материалы 1.1. Композиционные материалы (композиты) представляют собой многокомпонентные материалы (гетерогенные системы), состоящие из полимерной, углеродной, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями (непрерывными волокнами, дискретными волокнами, частицами и другие).

Матрица в композиционных материалах обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжения в его объеме и между отдельными наполнителями, определяет тепло-, влаго-, огне- и химическую стойкость. Армирующие наполнители воспринимают основную долю нагрузки композитов и обеспечивают физико-механические характеристики материала, в частности, высокую прочность и жесткость.

Путем подбора состава и свойств матрицы и наполнителя, их соотношения, ориентации наполнителя - можно получить практически любые современные материалы и готовые изделия с требуемым (заранее заданным) сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. При этом многообразие комбинаций различных исходных материалов и технологий их переработки в композитные материалы и изделия практически бесконечно и ограничено только современным уровнем развития науки и техники.

В ряде случаев, например, при производстве изделий, работающих в особо жестких условиях эксплуатации, возможно применение только композитных материалов. Незаменимость композитов обеспечивается, но не ограничивается, следующими важнейшими характеристиками:

высокая механическая прочность;

термостойкость;

коррозионная стойкость;

малый удельный вес.

В мировой практике принята классификация композиционных материалов в зависимости от материала матрицы и типа дисперсного наполнителя (рисунок 2).

Рисунок 2 — Классификация композиционных материалов (по типу матрицы) Основываясь на материале матрицы композиты могут быть подразделены на материалы с:

органической матрицей;

металлической матрицей;

керамической матрицей;

В свою очередь органические матрицы делятся на:

полимерные матрицы;

углеродные матрицы.

Композиты на основе металлической матрицы В последние годы наблюдается повышение внимания исследователей к разработке и исследованию металло-матричных композитов (ММК), применение которых позволяет достичь значительного повышения уровня физико-механических и эксплуатационных свойств и расширения температурно-силовых интервалов работы изделий.

Активные исследования в области создания АКС и технологий их получения проводятся научными коллективами и организациями практически всех стран с развитой индустрией и высокой инновационной активностью, в том числе США, Германии, Японии, Китая, Индии, России, Украины и другие.

Алюминий и сплавы на его основе получили наибольшее распространение в качестве матриц для получения композитов.

Использование различных металлов для производства композиционных материалов представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 — Использование различных металлов для производства композитов2.

Значительный интерес к алюмоматричным композиционным сплавам (АКС) обусловлен их высокой удельной прочностью, малой плотностью, хорошими технологическими свойствами.

К настоящему времени на производственном уровне освоены и успешно используются АКС, содержащие в качестве армирующей фазы частицы SiC, Al2O3, TiC, TiB2, B4C. Выпуском АКС и продукции из них занимаются такие зарубежные компании, как 3M Company, Alcoa Inc., Metal Matrix Cast Проблемы и перспективы развития производства и применения алюмоматричных композиционных сплавов, А.А. Панфилов, Е.С. Прусов, В.А. Кечин, Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева № 2, Composites LLC (США), Aerospace Metal Composites Ltd. (Великобритания), Alloytic Co. Ltd. (Корея), Deutsche Edelstahlwerke GmbH (Германия), Hitachi Metals Ltd. (Япония) и другие.

Композиты на основе керамической матрицы Основным достоинством композитов на основе керамической матрицы является возможность их использования при высоких температурах за счет высокой термической стойкости керамики.

В настоящий момент производством композитов на основе кармической матрицы занимаются такие компании как Albany International Techniweave, Ceramic Composites Inc., Composite Factory, Composite Optics Inc. Ceramics (formerly a Dow Corning business unit), General Electric, Goodrich - Aircraft wheels and brakes division, Hexcel, Honeywell Advanced Composites (formerly DuPont Lanxide Composites), Hitco, Hyper-Therm, Northrop-Grumman, Refractory Composites, Inc., Textron, Inc., Ultramet, Synterials.

Композиты на основе полимерной матрицы.

В настоящее время, как на международном, так и на российском рынке производства и применения композиционных материалов в различных отраслях промышленности наибольшее распространение получили полимерные композитные материалы.

Основными исходными материалами для производства полимерных матриц на сегодняшний день являются:

Термопластичные материалы;

Термореактивные материалы;

В части термопластичных материалов используются полипропилен, полиэтилен, полистирол, фторопласт, поливинилхлорид, полиамид, полиуретан, поликарбонат и другие (см. таблицу 1).

Таблица 1 — Свойства термопластичных полимеров Полифе Поли- Поли Ед. Поли- Поли Показатель ПЭЭК ниленсу эфири карбо изм. эстер амид льфид мид нат Кристалличность % 35 0 65 0 - Температура C 334 - 270 - 219 плавления Температура C 143 220 88 215 50 стеклования Максимальная C рабочая 260 170 200 170 180 температура кг/м Плотность 1300 1370 1350 1340 1130 Предел текучести МПа 92 83 86 103 82 Модуль упругости ГПа 3,6 2,7 - 2,9 3,1 2, при растяжении 20 Удлинение % 60 40-80 3-6 60 Предел прочности МПа 170 120 145 142 1,1 при изгибе Модуль упругости ГПа 4,1 2,7 4,1 3,2 2,8 2, при изгибе нет нет кДж/ Ударная вязкость разры разры 8-16 1,3 - м ва ва Влагопоглощение % 0,5 0,4 0,02 0,28 10 0, Коэффициент 10 теплового 5/K- 0,47 4,9 4,1 5,6 8 расширения Наиболее часто используемые полимеры:

Полиамид:

Самосмазывающийся полимер и обладает высоким сопротивлением истиранию;

Хорошая химическая устойчивость Высокий уровень водопоглощения Полипропилен:

Низкая плотность Низкая себестоимость;

Высокая ударопрочность.

Полиэтилентерефталат:

Высокие рабочие температуры;

Полиэфирэфиркетон:

Высочайшие характеристики среди других термопластов;

Высокая себестоимость.

Среди термореактивных материалов используются ненасыщенные полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные, фенольные, полиимидные и другие виды смол (см. таблицу 2).

Таблица 2 — Свойства термореактивных полимеров Эпоксид Ед. Фенолформаль- Поли- Поли Показатель ная изм. дегидная смола эстер имид смола Максимальная C рабочая 95-175 150-205 80-140 205- температура кг/м Плотность 1200 1300 1100 Прочность на МПа 35-105 35-60 20-90 40- разрыв Модуль упругости при ГПа 0,4-0,5 0,6-1,2 0,2-0,4 0,3-0, растяжении Удлинение % - 0,5-0,8 1,4-4,0 1, Предел прочности при МПа 310-380 50-95 55-160 105- изгибе Модуль ГПа 1,4-1,7 0,7 0,3 0,3-0, упругости при Эпоксид Ед. Фенолформаль- Поли- Поли Показатель ная изм. дегидная смола эстер имид смола изгибе Ударная кДж/ 3,2-4,8 3,0-9,6 3,2-6,4 15- вязкость м Влагопоглощени % 0,1-0,7 - 0,15-0,6 1,1-1, е Коэффициент 10 теплового 5/K- 6-7 3-5 - 3- расширения Наиболее часто используемые полимеры:

Полиэстер:

Наиболее часто используемый полимер с широким диапазоном составов, отвердителей и других;

Приемлемые механические свойства и подходящая экологичная долговечность;

Хорошее сцепление со стекловолокном;

Высокий уровень выброса стирола и высокий уровень усадки.

Венилэфирная смола:

Высокая химическая и природная сопротивляемость;

Высокие механические свойства в сравнении с полиэстером;

Высокая цена.

Эпоксидная резина:

Наиболее часто используемый материал при производстве сложных композитов;

Высокие механические и термические свойства;

Хорошая водостойкость;

Низкий уровень усадки;

Высокая цена;

Фенолы:

Высокая огнестойкость и отличные тепловые свойства;

Смола на основе цианатных эфиров:

Превосходные электропроводность и низкий уровень поглощения влаги;

Используется в производстве обтекателей, антенн и т.д.

Очень высокая цена;

Полиимид:

Подходит для использования при высоких температурах;

Очень высокая цена С точки зрения используемого наполнителя полимерные композиционные материалы делятся на:

Дисперсно-наполненные композиты;

Волокнистые композиты;

Структурные композиты.

Дисперсно-наполненные композиты Данный вид композиционных материалов содержит в качестве наполнителя минеральные или органические материалы (мел, тальк, технический углерод, каолин, порошки металлов, древесная мука, монокристаллические «усы» и другие).

Сочетание полимеров с наполнителями позволяет получать материалы с совершенно новыми эксплуатационными свойствами. Наполнители способны оказывать разнообразное воздействие на полимеры, обуславливающие высокую эффективность их использования.

Введение наполнителей в полимеры преследует, как правило, одну из следующих трех целей:

Повышение механической прочности и твердости полимеров;

Снижение себестоимости полимерных материалов;

придание полимерам специальных свойств (понижение горючести, повышение фрикционных или антифрикционных, электрических, теплофизических, адгезионных и других характеристик) Технический углерод Наиболее востребованными в промышленности являются частицы технического углерода (черной сажи). При введении данных частиц в полимер значительно возрастает предел прочности при растяжении, ударная вязкость, а также сопротивление раздиру и абразивному износу.

Установленная мощность и объемы производства технического углерода в мире показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 — Установленная мощность и объемы производства технического углерода в мире3.

Современное состояние и перспективы российского рынка технического углерода, Гюльмисарян Т.Г., Левенберг И.П., 3-я Московская Международная конференция «Каучуки, шины и РТИ 2007, Как видно на рисунке 4, в настоящий момент в мире существует профицит мощностей по производству технического углерода в размере около 80%. Данный факт связан, в том числе с необходимостью наличия определенного количества запасной мощности на случай остановки какого либо из существующих предприятий на ремонт.

Рынок производства технического углерода является достаточно конкурентным, что подтверждается данными по установленным мощностям предприятий, специализирующихся на производстве данного продукта (рисунок 5).

Рисунок 5 — Структура установленной мощности по производству технического углерода в мире (в разрезе основных игроков), 100% = тонн/год 4.

Как видно на диаграмме, на трех крупнейших производителей приходится 39% рынка, что показывает отсутствие доминирования отдельных игроков.

Крупнейшей компанией является Birla Group (Индия), вешедшая на первое мемсто после приобретения амеикансокй компании Columbian Carbon Black World Data Book 2013, Notch Consulting Group, Chemicals, в результате чего общая установленная мощность совместной компании составила около двух миллионов тонн технического углерода в год.

В России существует 7 предприятий, специализирующихся на производстве технического углерода. Объемы производства технического углерода на российских предприятиях в 2012 году показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 — Объем производства технического углерода на российских предприятиях, 20125.

Как видно из представленных данных, все российские компании осуществляют стратегию по наращиванию производства технического углерода, прежде всего за счет экспортных поставок, которые в настоящий момент значительно превышают продажи товара отечественным потребителем.

Однако стоит отметить, что данный вид материалов относится к классу полимерных композиционных материалов лишь по формальному признаку (наличие как минимум двух компонентов, различающихся по свойствам и имеющих границу раздела фаз). В мировой и российской практике такие Carbon Black World Data Book 2013, Notch Consulting Group, материалы как наполненные пластмассы (в качестве наполнителя используются дискретные частицы различной формы и химического состава, применяемые для удешевления материала или улучшения функциональных характеристик), лакокрасочные материалы и покрытия, эластомерные материалы рассматриваются как отдельные группы материалов, и не относятся к полимерным композиционным материалам.

Волокнистые композиты Главная цель наполнения полимеров волокнами – это получение сверхпрочных и легких материалов. Удельная прочность (отношение разрывной прочности к плотности) и удельный модуль упругости (отношение модуля к плотности) волокно-наполненных полимеров (волокнитов) превосходит эти показатели для наиболее прочных и жестких материалов.

Связующие. Для получения волокнитов с наиболее высокими прочностными свойствами необходимо использовать длинные волокна. Но длинные волокна нельзя смешивать с высоковязким полимером, их можно только пропитать олигомером, а затем олигомер отвердить для придания ему высоких модуля упругости и прочности. Поэтому в качестве основы для получения высокопрочных композиций используют термореактивные олигомеры, такие как: эпоксидные, фенолформальдегидные, кремнийорганические, полиэфирные и другие, которые после пропитки ими волокна и формования изделия отверждают. В случае использования термореактивных смол легче добиться высокой адгезии связующего к волокну.

В последнее время все шире в качестве связующего для волокнитов стали использовать термопласты. Термопласты возможно наполнить только короткими хаотично расположенными волокнами путем смешения коротковолокнистых наполнителей или рубленого волокна с полимером. При смешении волокно ломается и соотношение l/D оказывается неудовлетворительно низким, менее 100. Поэтому получить композиции на основе термопластов с очень высокими прочностными характеристиками не удается. Но даже сравнительно небольшое усиление термопластов волокнами является весьма желательным. Упрочняют волокнами в основном высокомодульные термопласты, такие как: полиамиды, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, поликарбонат, полипропилен, полиимид, АБС пластики и аналогичные им.

Наполнители. В мире выпускается огромное количество всевозможных волокон для наполнения полимеров. Все используемые для наполнения полимеров волокна можно поделить на короткие и непрерывные.

Наиболее интересен сегодня класс непрерывно армированных ПКМ.

Такие материалы, по праву относящиеся к классу конструкционных, способны обеспечить максимальную реализацию прочностных характеристик при создании уникальных изделий и конструкций нового поколения применительно к ответственным сооружениям и сложным техническим системам.

Четыре основных фактора, определяющих вклад волокон в композиционный материал:

Основные механические свойства самих волокон;

Поверхность взаимодействия волокна и смолы;

Количество волокна в композиционном материале;

Ориентация волокон в композите.

Основные механические свойства наиболее часто встречающихся волокон представлены в таблице 3:

Таблица 3 — Технические характеристики волокон Модуль Удельный Прочность упругости Плотность модуль Тип материала на разрыв при (г/см3) упругости (МПа) растяжении (ГПа) (ГПа) Углерод HS 3500 160 - 270 1.8 90 - Углерод IM 5300 270 - 325 1.8 150 - Углерод HM 3500 325 - 440 1.8 180 - Углерод UHM 2000 440+ 2.0 200+ Арамид LM 3600 60 1.45 Арамид HM 3100 120 1.45 Арамид UHM 3400 180 1.47 Стекло - E 2400 69 2.5 стекло Стекло - S 3450 86 2.5 стекло Стекло - Кварц 3700 69 2.2 Алюминиевый 400 1069 2.7 сплав (7020) Титан 950 110 4.5 Мягкая сталь ( 450 205 7.8 Grade) Нержавеющая 800 196 7.8 сталь (A5-80) HS Сталь (17/ 1241 197 7.8 H900) В качестве армирующих наполнителей для композитов используются следующие виды волокнистых наполнителей:

стекловолокно;

углеволокно;

арамидное волокно;

базальтовое волокно;

полимерные волокна;

натуральное волокно;

другие виды волокон.

Стекловолокно Стеклянные волокна являются наиболее распространенным материалом при производстве композитов.

Все стекловолоконные материалы делятся на две категории – недорогое стекловолокно общего использования (E-Glass) и стекловолокно специального назначения. Более 90% производимого стекловолокна является универсальным.

Эти волокна известны под названием E-стекло.

E-стекло – низкое содержание щелочей. Хорошие показатели растяжения и прочности на сжатие, хорошая электропроводимость и относительно низкая стоимость;

однако низкая ударопрочность. Стоимость материала варьируется в зависимости от типа E-стекла и составляет около 1-2 Евро/кг.

Оставшиеся 10% приходится на стекловолокно специального назначения.

К данному виду волокон относятся C-стекло, S-стекло, T-стекло, R-стекло.

C-стекло – лучшая устойчивость к химическому воздействию. В основном используются в производстве трубопроводов и хранилищ в сфере ЖКХ и нефте/газодобычи.

R, S и T-стекло – Имеют высшую прочность на разрыв и модуль упругости, чем E-стекло. Используются в аэрокосмической и оборонной промышленности. Данный факт и относительно небольшие объемы производства означают высокий уровень цен (от 12 до 20 Евро/кг).

E-стекло поставляется в следующих формах:

Прядь – компактно связанный пучок нитей.

Нити – тесно связанные связки скрученных нитей или прядей.

Каждая нить как правило имеет диаметр 4-13 мкм. Пряжа имеет различный вес в зависимости от их ‘tex’ (вес в граммах тысячи погонных метров) и ‘denier’ (вес в фунтах десяти тысяч ярдов);

обычно показатель ‘tex’ находится в диапазоне от 5 до 400.

Ровинг – слабо связанный пучок нитей или раскрученных прядей, Каждый пучок нитей имеет одинаковый диаметр, от 13 до 24 мкм. Ровинги также имеют различный вес, варьирующийся от 300 до 4800.

В настоящий момент рынок стекловолокна является крупнейшим.

Производство стекловолокна характеризуется устойчивым ростом в 10% в год (CAGR), как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 — Мировой рынок производства стекловолокна, 2005-2015 годы Данный вид материала занимает около 90% мирового производства сырья для композиционных материалов (рисунок 8).

Рисунок 8 — Структура производства стекловолокна в мире, 2011 год, 100% = 4,88 млн. тонн7.

Global and China Glass Fiber Industry Report, 2012-2015, Global and China Glass Fiber Industry Report, 2012-2015, В Азии сконцентрировано около 76% мирового производства стекловолокна. На Северную Америку приходится около 12%;

в Европе производится 7%;

оставшиеся мощности по выпуску материала расположены в Японии, Южной Корее, Индии и других странах.

До 2007 года мировое производство стекловолокна было в основном сконцентрировано в странах Европы и Северной Америки. Однако после года наметилась тенденция к переносу производственных мощностей в Китай, что позволило стране стать крупнейшим поставщиком данного материала к 2009 году. Доля производства стекловолокна в Китае от мирового производства с 2005 по 2015 годы представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 — Производство стекловолокна в Китае, 2005-2015, тыс. тонн.

(в овале указана доля Китая в мировом производстве стекловолокна) Как видно на диаграмме из рисунка 9, в 2012 году доля Китая на мировом рынке производства стекловолокна для композиционных материалов составляет около 80%.

Global and China Glass Fiber Industry Report, 2012-2015, Китай характеризуется высокой долей экспортных поставок материала. В 2010 году на экспорт было отправлено около 35% произведенного стекловолокна, что эквивалентно 1,17 млн. тонн.

С конца 2009 года западные страны ввели антидемпинговые меры против стекловолокна, производимого в Китае. Усиление торговых барьеров повлекло за собой экспансию китайских производителей в другие страны. В июле года Jushi Group начала реализацию проекта по строительству завода в Египте установленной мощностью 80 000 тонн/год. Завод начал производство в году. В мае 2011 Chongqing Polycomp International Corporation приобрела OCV Capivari Fibras de Vidro Ltd, дочернее общество Owens Corning в Нидерландах.

Все это показывает устойчивые планы китайских компаний к глобализации своей деятельности.

На рынке присутствует большое количество игроков, специализирующихся на производстве стекловолокна, используемого для изготовления композиционных материалов. Мировые производители стекловолокна перечислены в таблице 4.

Таблица 4 — Мировые производители стеклянного волокна Производитель, Тип стекла HP Стекла Объём Страны 2010г. производства, т/ год Европа Бельгия, HiPer-Tex 3B-Fibreglass E -Advantex Нидерданды Финляндия Ahlstrom E -Advantex Glassfibre Oy Турция Cam Elyaf Sanayii E -Advantex AS(Sisecam Group) Global glass-fibre production: changes across the board, JECComposites, Производитель, Тип стекла HP Стекла Объём Страны 2010г. производства, т/ год Словакия Johns Mansville E -Advantex Europe Slovakia Бельгия Lanxess E Deutschland Франция, Owens-Corning Италия, E -Advantex Reinforcements Испания Германия P-D Glasseiden E -Advantex Oschatz Великобритания PPG Fiber Glass E -Advantex Польша Krosglass SA E Всего по Европе 850 (22,1%) США, Канада, Бразилия, Мексика США AGY Holding S ECR Corp.

Канада Fiberex ECR США Johns Mansville E -Advantex США Owens-Corning S(Xstrand) E -Advantex Reinforcements США PPG Fiber Glass E -Advantex Всего по США, Канада, Бразилия, Мексика 790 (20,6%) Азия Changzhou Pro Китай E/ECR Tech Industry Китай CPIC Fiberglass E/ECR/ECT TM Fibrecn Китай ECR International Jiangsu Changhai Китай Composite E Materials Holding Jinniu Energy Китай Resources / E Fiberglass Производитель, Тип стекла HP Стекла Объём Страны 2010г. производства, т/ год Branch Jinwu Glass Китай PVC Coated Fibre Китай Jushi Group E/ECR(E6) Owens-Corning Китай E -Advantex Reinforcements China Pasia Китай E Industries PFG Fiber Glass Китай E -Advantex Corp PPG Sinoma Китай Jinjing Fiber E Glass (Zibo) Shanghai Китай Goodstra E/ECR Chemical Китай Sichuan Weibo E Sinoma Science- HS2&HS Китай E(D) Technology Taishan Китай E Fiberglass Taiwanglass Китай E Group Texas Fiberglass Китай E/ECR Group Xingtai Jinniu Китай E Fiberglass Hong Kong Гонг Конг Nantou E Industrial Goa Glass Fibre Индия E / Binani Group Shogo Индия E International Япония Central Glass E Nippon Electric Япония E/ECR Glass Производитель, Тип стекла HP Стекла Объём Страны 2010г. производства, т/ год Япония Nittobo E KCC Glass Корея E Fiber Abahsain Бахрейн Fiberglass ECR M.E.,W.L.L.

Eastern Саудовская Petrochemical ECR Аравия Company (EPETCO) 2 200 Всего по Азии (57,3%) 3 840 Всего по миру (100%) Суммарная установленная мощность предприятий, специализирующихся на производстве стекловолокна (в форме пряжи) составляет около 900 тыс.

тонн. На Азию приходится 65%-70% мощностей по производству пряжи.

Северная Америка располагает 20-25% мощностей, следом идет Европа с 5 10%. В Японии располагается 3-8% установленной мощности.

Суммарная установленная мощность предприятий, специализирующихся на производстве стекловолокна (в форме пряжи) составляет около 3 800 тыс.

тонн. Производство ровинга в Азии характеризуется высокими темпами роста в Азии (доля 55-60%). Европа идет следующей с долей 20-25%;

в Северной Америке сосредоточено 15-20%;

оставшиеся производства расположены в Японии, Индии, Южной Корее и Гонконге.

В СССР стекловолокно выпускали более 10 предприятий текстильной и химической промышленности. В настоящее время бывшие советские предприятия, расположенные на территории РФ, прекратили выпуск либо значительно сократили объемы производства стекловолокна, применяемого для производства ПКМ.

Сегодня основными производителями армирующих наполнителей на основе стекловолокна (ровинги и ткани) являются (рис. 9): ОАО «СТЕКЛОНиТ» (г. Уфа), ОАО «Тверьстеклопластик» (г. Тверь), ОАО «НПО «Стеклопластик» (п/о Андреевка, Солнечногорский район Московской области), ОАО «Полоцк-Стекловолокно» (г. Полоцк, Республика Беларусь).

Мощности российских производителей стекловолокна в 2011 году представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 — Мощность российских производителей стекловолокна, 2011 год, 100% = 80 140 тонн В основном эти предприятия полностью перерабатывают выпускаемое стекловолокно в конечную продукцию, и лишь незначительный объем армирующих наполнителей попадает на внутренний рынок. Кроме того, существенно снизилось качество стеклотканей, поставляемых предприятиям отрасли, что, в первую очередь, связано с износом оборудования, которое на сегодняшний день не только физически, но и морально устарело.

У каждого производителя есть своя основная специализация в общем ассортименте производимой продукции: ОАО «ОСВ Стекловолокно» – ровинг Годовой отчет компании ОАО “Стеклонит» за 2011 год и ровинговая ткань;

ОАО «Стеклонит» – дорожная сетка, мультиаксиальная ткань, конструкционная ткань;

ОАО «Тверьстеклопластик» – стеклосетки, бандажные ленты, стеклопластики;

ОАО «Новгородский завод стекловолокна» – электроизоляционная стеклоткань, нити;

ОАО «Астраханское стекловолокно» – легкая электроизоляционная стеклоткань;

ОАО «Ступинский завод стеклопластиков» – стеклоровинги, стеклопластиковые изделия;

ОАО «Махачкалинский завод «Стекловолокно» – тяжелая электроизоляционная стеклоткань, ровинговая ткань, ООО «П-Д Татнефть Алабуга Стекловолокно» - ровинги, стекломаты, стеклосетки.

Ниже на рисунке 11 приведена динамика развития российского рынка стекловолокна за 2009-2011 гг. Как видно, российский рынок стекловолокна составляет порядка 1% от мирового рынка. С учетом того, что рынок композитов на основе стекловолокна составляет более 80% рынка ПКМ, наблюдается практически прямая зависимость между рынком стекловолокна РФ (1% от мирового) и рынком ПКМ РФ (не более 1% от мирового).

Рисунок 11 — Динамика развития российского рынка стекловолокна за 2009-2011 годы В сложившихся условиях потребности российского рынка ПКМ обеспечиваются предприятиями, вновь созданными на территории РФ или модернизированными при участии крупнейших западных компаний производителей стекловолокна (Owens Corning (США) и Preiss Daimler Group (Германия)), а также за счет импорта данного вида продукции.

Углеродное волокно УВ получают путем высокотемпературных превращений без доступа воздуха (процесс пиролиза) из полимерных волокон-предшественников (прекурсоров), дающих наибольший выход углеродного остатка при пиролизе.

Их структурно-химические особенности полностью определяют применяемую технологию.

Такими предшественниками могут быть волокна из полиакрилонитрила, обычный и жидкокристаллический (мезофазный) пеки, искусственный шелк, гидратцеллюлозы (вискозные волокна), феноло-формальдегидная смола и другие. В зависимости от природы прекурсора и режимов производства получают УВ с различными свойствами. Это могут быть: высокопрочные и высокомодульные волокна с повышенной прочностью и удлинением, а также многоцелевые УВ общего назначения.

УВ на основе ПАН-волокна являются предпочтительным армирующим материалом для композитов вследствие их высокой удельной прочности и жесткости в совокупности с малой массой и низкой стоимостью. Однако для массового производства весьма перспективными являются УВ на основе пеков, причем волокна общего назначения изготавливают из обычных пеков, а на основе мезофазных пеков изготавливают анизотропные УВ с повышенной прочностью и удлинением.

Целлюлоза Гидратцеллюлоза – одна из структурных модификаций целлюлозы, получаемая химической переработкой природной целлюлозы. Из гидратцеллюлозы состоят вискозные и медноаммиачные волокна, которые поэтому и называют гидратцеллюлозными.

Наибольшее применение нашли вискозные волокна, получаемые из природной целлюлозы по вискозному методу.

Полиакрилонитрильное волокно В настоящее время полиакрилонитрильные волокна (ПАН – волокна) являются основным видом сырья, применяемым для получения углеродных волокнистых материалов. Из них изготавливают главным образом высокопрочные высокомодульные углеродные волокна.

На технологические параметры процесса получения углеродного волокна и на его свойства определяющее влияние оказывают структура и свойства исходного ПАН-волокна. В патентной литературе отмечаются такие важные факторы, как условия получения полимера, его химический состав, условия формования, вытяжки и термообработки волокна, содержание в готовом волокне растворителя, крутка волокна, добавки и прочее.

На свойства углеродного волокна также большое влияние оказывают загрязнения ПАН-волокна, причем большинство инородных частиц находится на его поверхности. В результате выгорания инородных включений во время карбонизации на поверхности углеродного волокна возникают трещины, резко снижающие его прочность.

Пеки В качестве исходного сырья для получения углеродных волокон могут применяться как собственно пеки, так и продукты термической обработки лигнина, поливинилхлорида, кубовые остатки при перегонке бензилхлорида, хлорбензола, природные и искусственные асфальты, битумы, продукты химической очистки сырой нефти и нефтепродуктов, продукты экстракции каменного угля ароматическими углеводородами.

В 2010-2012 годах в ответ на восстановление спроса на углеродное волокно в мире крупнейшие производители возобновили планы по вводу в строй новых мощностей по выпуску материала. В 2012 году мировые мощности по производству волокна достигли уровня 103 000 тонн, что означает прирост на 10% относительно прошлого года.

Как было сказано ранее, основная часть углеродных волокон в мире производится с использованием ПАН-волокна в качестве прекурсора, мировые мощности производства которого в мире составили в 2012 году 97% от всех мощностей.

По причине сложности и высокотехнологичности процессов производства углеродного волокна большая часть заводов расположена в Японии и США. Японские компании Toray, Toho и Mitsubishi Rayon, в основном выпускающие углеродные волокна на основе ПАН-волокона в виде тонких жгутов (small-tow, 24K), занимают 54% мирового рынка выпуска углеволокна в виде тонких жгутов в 2012 году.

Основные производители углеродного волокна в мире, а также динамика развития установленных мощностей по его производству представлены на рисунках 12, 13 и 14, соответственно.

Рисунок 12 — Основные производители углеродного волокна в мире, 201211 год JEC Composites Magazine, № 78 январь-февраль Компания Toray является крупнейшим производителем углеродного волокна в мире, располагая установленными мощностями в размере 17 900 тонн в 2012 году.

Рисунок 13 — Динамика развития установленных мощностей по производству углеродного волокна (номиналом до 24К, Small Tow PAN-based) в мире, 2005-2015 годы JEC Composites Magazine, № 78 январь-февраль Американская компания и немецкая в основном Zoltek SGL, специализирующиеся на производстве углеродных волокон в виде толстых жгутов (24K) на основе ПАН-волокон, занимают 81% мирового рынка по установленной мощности в 2012 году.

Рисунок 14 — Динамика развития установленных мощностей по производству углеродного волокна (номиналом свыше 24К, Large Tow PAN-based) в мире, 2005-2015 годы В части производства углеродных волокон на основе пека японская компания Kureha занимает лидирующее положение на мировом рынке с установленной мощностью 1800 тонн, занимая 52% рынка в 2012 году, как показано на рисунке 15.

JEC Composites Magazine, № 78 январь-февраль Рисунок 15 — Динамика развития установленных мощностей по производству углеродного волокна (Pitch-based) в мире, 2005-2015 годы Опираясь на государственную поддержку и существующий дефицит предложения углеродного волокна в мире, китайская индустрия производства углеродного волокна показывает высокие темпы развития. Китайские производители обеспечили прирост мощностей в Китае на уровне 46,2% в 2008 2012 годах, что позволило достичь показателя 14 521 тонн в 2012 году.

Так как китайская индустрия производства углеволокна является новой относительно США и Японии и многие предприятия были введены недавно, выпуск продукции сохраняется на низком уровне (около 3500 тонн в 2012 году) с доминирующей ролью экспортных поставок (около 70%).

The complete list of commercial carbon fibers, 2010, 7th International Conference - TEXSCI В дополнение к существующим 14000 тоннам в настоящее время на этапе реализации в Китае находятся другие проекты общей мощностью 38000 тонн.

Проекты, запущенные в 2013 году включают завод мощностью 2000 тонн компании Kingfa, предприятие мощностью 1500 тонн компании Sinosteel Jiangcheng Carbon Fiber, и завод мощностью 1500 тонн компании Sinopec Shanghai Petrochemical.

До 1991 г. СССР, где выпускалось более 15 типов углеродных волокнистых материалов на основе ПАН-нитей и ПАН-жгутиков, входил в четверку лидеров стран, владеющих стратегическими технологиями производства ПАН и УВ. К настоящему времени выпускается только основных типов. Производственные мощности к концу 90-х по ПАН-сырью сократились с 1500 до 360 тонн/год (240 тонн/год – ВНИИСВ;

120 тонн/год – СНВ), по УВ – с 460 до 180 тонн/год. Надо отметить, что и эти мощности уцелели только благодаря усилиям Росатома, который обеспечил постоянный заказ на углеродные волокна для производства своих изделий. Такая ситуация сохранялась вплоть до 2007 г.

В России до настоящего времени отсутствуют не только современные серийные технологии и промышленное производство углеродных волокон из полиакрилнитрильного (далее – ПАН) волокна и гидрата целлюлозы, но и высококачественных прекурсоров (в первую очередь ПАН-волокна) для их производства.

Незначительный в сравнении с мировым (88,5 тыс. тонн/год) объем производства, а самое главное потребления углеродных волокон в России (около 0,1% от мирового рынка) не позволяет формировать российский рынок углеродных волокон и изделий из них. Поэтому отечественные углеродные волокна и ПКМ на их основе неконкурентоспособны на мировом рынке ни по цене, ни по качеству, что объясняется использованием устаревших технологий производства и малым масштабом выпуска, не обеспечивающим рентабельности производства.


Относительно дешевое и одновременно высококачественное ПАН волокно способны выдавать только производства, построенные по самым современным мировым технологиям. Наиболее преуспели в этом японские производители, обладающие современными технологиями получения ПАН волокна и пека. На сегодняшний день такие технологии производства прекурсоров в РФ отсутствуют.

Следовательно, для дальнейшего повышения качества углеволокна и улучшения его характеристик, требуется совершенствование имеющейся технологии производства углеволокна, ПАН-волокна и оборудования для их производства.

Производство углеволокна и углекомпозитов, как и всех ПКМ и изделий из них, является продуктом технологий двойного назначения. Производством оборудования для получения углеродных волокон в настоящее время в мире занимается несколько зарубежных компаний из Америки, Европы и ряда других стран. Причем, как оборудование, так и технологические процессы, как правило, находятся под строгим контролем органов государственной безопасности стран, которым они принадлежат.

В рамках ФЦП по стратегическим материалам проведена реконструкция производственных мощностей ГК «Росатом» (ООО «СНВ» и ООО «Аргон»), а также созданы новые мощности по выпуску УВ и ПАН-прекурсора, получаемого с использованием в качестве неорганического растворителя роданистого натрия. К завершению мероприятий Программы суммарные мощности по выпуску ПАН и УВ в РФ составят 2420 и 960 тонн/год соответственно. При этом в структуре производства ПАН-прекурсора на технический ПАН приходится 920 тонн/год, а мощности текстильного ПАНа объемом 1500 тонн/год законсервированы из-за отсутствия спроса.

В то же время, в СЭЗ «Алабуга» (Республика Татарстан) создаются новые мощности по УВ на 1500 тонн/год для переработки имеющегося задела ПАН сырья и импортируемого ПАН-прекурсора. ОАО «РТ-Химкомпозит»

(ГК «Ростехнологии») также готово развивать мощности УВ и ПАН высокого качества (уровень зарубежных волокон типа Т-700) на основе органических растворителей на производственных площадях опытного завода ФГУП «ВНИИСВ» с созданием мощностей до 150 тонн/год. Предприятиями Росатома и ФГУП «ВИАМ» улучшено качество углеродных волокон и разработаны новые текстильные формы из них для обеспечения производства самолета Т-50.

Сегодня эта работа продолжается совместно с ЗАО «ХК «Композит», в управление которому отданы указанные мощности.

Новые же перспективы развития производства в мире теперь видятся либо в решительном снижении себестоимости углеродных волокон рядовых марок, либо в разработке процессов получения новых видов углеродных волокон. В настоящее время в США широко ведутся работы первого направления, прежде всего связанные с заменой полиакрилонитрила на лигнин.

Производство углеродного волокна является сложным процессом, в котором прекурсор – обычно ПАН, являющийся производным от нефти, хотя вискозное волокно и пек так же могут использоваться, но в гораздо меньших объемах, - проходит через серию механических, термических и химических процессов. По оценкам экспертов, ПАН-прекурсор занимает 43% в конечной стоимости углеродного волокна, и здесь существуют возможности по использованию альтернативных более дешевых прекурсоров. Oak Ridge National Laboratory в настоящий момент проводит исследования в области разработки новых прекурсоров: на основе текстильного ПАН-волокна, полиолефинов и лигнина.

Текстильное ПАН-волокно поставляется португальской компанией FISIPE и на 30% дешевле технического ПАН-волокна. Несмотря на то, что текстильное ПАН-волокно более низкого качества и не подходит для использования в сфере авиакосмоса, где необходимы особые технические характеристики, в настоящий момент уже получено углеродное волокно с обнадеживающими характеристиками. Основной проблемой, однако, остается нестабильные механические характеристики финального продукта от партии к партии.

Вторым альтернативным прекурсором являются волокна, полученные с использованием полиолефинов, которые имеют более низкую стоимость в сравнении с ПАН-волокнами, и благодаря более высокому содержанию углерода – 86% у полиолефинов против 68% у ПАН-волокон – полиолефины позволяют обеспечить более высокий выход волокон из прекурсоров.

Традиционно самым большим препятствием, возникающим при использовании данного прекурсора, является необходимость наличия этапа сульфонирования, который требует несколько часов для завершения процесса. ORNL продемонстрировала, что их процесс может проходить за час на пилотной установке. Однако ORNL еще не достигла требуемых механических характеристик углеволокна, полученного из данного прекурсора.

Пока оба указанных прекурсора являются производными нефти, ORNL также развивает процесс получения углеволокна из лигнина, выступающего в качестве прекурсора. Однако, не смотря на то, что данный метод имеет потенциал быть самым дешевым, так как он базируется на дешевом и возобновляемом сырье, понадобится еще много времени для завершения этапа НИОКР. Лигнин является гораздо более сложной молекулой чем ПАН-волокно и полиолефинны, и в настоящий момент в мире нет коммерчески доступных источников данного материала. Однако в ORNL уверены, что достаточно чистый лигнин может быть получен на целлюлозный заводах и установках биоочистки.

Что касается второго направления, то оно связано с использованием в качестве основы углеродных волокон нано-волокон, то есть сверхдлинных углеродных нанотрубок, прочность на разрыв которых может превышать ГПа. Критическая длина мономолекулярного волокна должна измеряться, по крайней мере, сантиметрами для того, чтобы можно было провести прядение технологической нити или изготовление удовлетворительных препрегов.

Одновременно для выращивания нановолокон должен применяться относительно дешевый (например, каталитический) метод и дешевое углеводородное сырье. По мере того, как к решению этих проблем только подступаются, рынок углеродных нановолокон растет стремительно и уже достиг около 100 т (только короткие нановолокна пока), что пока представляет только небольшую долю от 67 000 т общего рынка УВ.

Целью существующих проектов является разработка низкозатратных технологий производства высокопрочных нитевидных углеродных наноструктур с заданными свойствами, которые, с одной стороны, позволят существенно снизить стоимость производимых нанотрубок и нановолокон, с другой стороны, расширят возможности использования углеродных наноструктур для создания уникальных по прочности и функциональным характеристикам материалов.

Арамидные волокна Арамидные волокна – высокопрочные, высокомодульные материалы, появившиеся на рынке в начале 1970-х годов. Они обладают такими преимуществами как выдающееся соотношение прочности к весу – показатель, по которому арамид превосходит металлы. С точки зрения химии арамид – это поли-пара-фенилентерефталамид. На рынке предлагаются несколько материалов, принадлежащих к данной группе. Среди них наиболее известны Кевлар (Kevlar) и Номекс (Nomex). Существует также несколько марок Кевлара (например, Кевлар 29, 49 и 149), которые различаются по своим механическим свойствам.

Предел прочности и модуль упругости арамидных волокон выше, чем у любых других полимеров. Однако этот материал не обладает высокой прочностью на сжатие. Другими важными свойствами арамида являются его высокая ударная вязкость, хорошее сопротивление ударным нагрузкам, сопротивление ползучести и усталостному разрушению. Даже несмотря на то, что арамид принадлежит к разряду термопластов, он, тем не менее не горбчий материал и остается стабильным вплоть до относительно высоких температур.

Поскольку арамидные волокна обладают высокой гибкостью и достаточно пластичны, их можно перерабатывать, используя обычные технологии текстильного производства.

Рынок арамидных волокон, напомним еще раз, включает два основных типа волокон, исходя из их химического строения: параарамидные (типа кевлар, СВМ) и метаарамидные (типа номекс, фенилон). Первые преимущественно применяются в композитных конструкциях, где волокнистая основа должна обладать высокими значениями прочности и модуля упругости.

Вторые обеспечивают превосходные свойства по термо- и теплостойкости и огнезащите.

На мировом рынке арамидных волокон доминируют две компании – Teijin (Япония) или E.I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) (США).

Рынок характеризуется наличием малого количества игроков (помимо вышеуказанных это Yantai Spandex, SRO Group, Kermel) по причине высоких требований к технологическому уровню игроков.

Спрос на арамидные волокна упал на 20% в 2008 году, однако с 2009 года началось восстановление рынка. Динамика производства арамидных волокон в мире за 2008-2-15 годы показана на рисунке 16.

Рисунок 16 — Динамика производства арамидных волокон в мире за 2008-2015 годы Мировой спрос на арамидные волокна растет на 7% ежегодно, прежде всего, за счет роста спроса на материалы с более низким весом, но высокой прочностью.

Текущее производство арамидных волокон в мире оценивается на уровне 47 тыс. тонн, из которых только небольшая часть идет на производство композиционных материалов (около 6% или 3000 тонн в год).

Разработчиком технологии получения арамидных волокон и нитей в России (СССР) являлось Государственное Предприятие Всесоюзный научно исследовательский институт полимерных волокон (ГП ВНИИПВ). НИОКР были начаты в конце 60-х годов прошлого века, а в 70-х годах по исходным данным ГП ВНИИПВ были созданы опытно-промышленные и промышленные производства в Ленинграде, Калинине (ныне Твери), Каменск-Шахтинском, а также опытное производство на промплощадке ГП ВНИИПВ, г. Мытищи.


Основой сегодняшнего российского рынка потребления арамидных волокон является производство оптоволоконных кабелей. В дальнейшем возможно некоторое снижение темпов роста, связанное с насыщением рынка Teijin Corp. Business Group Review, будет полностью компенсировано потребностями реконструкции волоконно оптических линий связи. К 2020 году спрос может достигнуть 800-1000 тонн материала в год.

Вторым крупнейшим сегментом является производство средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) (бронежилетов и касок) – порядка 150- тонн, плюс пять тонн на бронетехнику. Государство (основной потребитель в сегменте) планирует принятие масштабной программы перевооружение российской армии, в рамках нее разработана программа «Развитие боевой экипировки военнослужащих на 2010-2020 годы», где представлены конкретные параметры программы. Основной прогноз базируется пока на сохранение роста спроса со стороны основного покупателя - МВД и прочих подразделений.

Важной характеристикой сегмента является активное проникновение в него импортной продукции. Если еще несколько лет назад в производстве СИБ допускалось применение только отечественных арамидных материалов, то сейчас, напротив, запрет в той или иной форме сохраняется только относительно СИБ для армии. В продукции для прочих органов все активнее применяются импортные арамидные материалы.

Быстрорастущим является сегмент средств индивидуальной защиты (СИЗ) – спецодежда для пожарных, энергетиков, металлургов, где параарамидные материалы используются как добавка к метаарамидным.

Потребности рынка удовлетворены не более, чем наполовину. Сегодня предприятия имеют достаточный объем предложений от «Светлогорского Химволокна».

В сегменте производства композитов на основе арамидных материалов наблюдается противоречивая тенденция. С одной стороны, отечественная атомная энергетика (основной потребитель) демонстрирует достаточно устойчивое развитие, с другой стороны, - в этом сегменте продукция испытывает достаточно активное конкурентное давление со стороны углеродных и базальтовых материалов.

Потенциально значимым для рынка сегментом является производство автокомплектующих: фрикционных и резинотехнических изделий. На данный момент имеют место лишь отдельные случаи проникновения российских комплектующих с использованием арамидов на отечественные автозаводы.

Причем, происходит это практически исключительно в рамках сотрудничества с мировыми автоконцернами, локализовавшими сборочные производства в России. Данный сегмент в состоянии предъявить спрос в размере несколько сот тонн параарамидных материалов.

В мировой практике активизируется применение параармида для производства шинного корда. Однако шины с его применением применяются только для высокоскоростных машин, и, соответственно, оснований для развития этой практики в России на данный момент нет.

Есть возможность применения арамидных волокон в строительной индустрии. Композитные материалы в строительной отрасли находят все более широкое применение (в основном для изготовления мостовых конструкций).

На сегодняшний день в России производителями арамидных волокон и нитей являются ОАО «Каменскволокно» (г. Каменск–Шахтинский) (торговые марки СВМ, "Русар", "Армос", АРУС), ООО НПП «Термотекс» (г. Мытищи) (торговая марка Русар-С) и ООО «Лирсот» (г. Мытищи) (торговая марка Арлана). Абсолютным лидером является ОАО «Каменскволокно», выпустившее в 2012 году около 430 тонн арамидных нитей.

ОАО "Каменскволокно" расположено в Ростовской области (г. Каменск Шахтинский) и представляет собой научно-производственную площадку для развития российской отрасли химических волокон.

На протяжении последних лет потребителями арамидных нитей, производимых ОАО «Каменскволокно», являются предприятия Минобороны, Федеральное агентство по атомной энергии, МЧС.

ООО НПП «Термотекс» выпускает продукцию на опытно– промышленной установке небольшими партиями. Выпускаемые с 2004 года нити «Русар-С» для спецтехники особой важности по тематике ОАО «Корпорация «Московский институт теплотехники» имеют мировой рекордный уровень физико-механических свойств.

Компания является соучредителем и лицензиаром ОАО «Каменскволокно». Кроме того, компания также является ответственным исполнителем работ по ФЦП «стратегические материалы» для нужд кооперации, возглавляемой ОАО «Корпорация «Москвоский институт теплотехники». Разработанные в компании новые арамидные баллистические ткани для средств индивидуальной бронезащиты (ткани AuTx) признаны на сегодня лучшими в мире.

ООО «Лирсот» так же занимается разработкой и созданием синтетических волокнистых материалов со специальными свойствами. С года ООО «Лирсот» является правопреемником ГП ВНИИПВ (вследствие его банкротства) и правообладателем базовых технологий арамидных волокон (нитей, жгутов), формуемых как по мокрому, так и по сухо-мокрому способам.

В республике Беларусь на предприятии РУП «Светлогорское ПО «Химволокно» (г. Светлогорск) выпускаются волокна и нити под маркой «Арселон». Арселон – это полиоксадиазольное волокно (нить), по свойствам являющееся аналогом мета-арамидного волокна.

В 2008–2009 годах после реконструкции мощности по производству «Арселона» достигли 600 тонн/год.

Базальтовое волокно Базальтовые волокна получают из однокомпонентного дешевого сырья (базальта) при одностадийном технологическом процессе, что обуславливает их более низкую (на 15 - 20%) себестоимость по сравнению, например, со стекловолокнами и во много раз более низкую по сравнению с другими перечисленными выше волокнами, производимыми по многостадийным технологическим схемам. При этом из 1 кг базальтового сырья получается практически тот же 1 кг готового базальтового высококачественного волокна.

Сами установки для производства базальтовых волокон являются экологически чистыми, компактными и в процессе работы не выделяют никаких промышленных отходов;

в атмосферу уходят только продукты полного сгорания природного газа, прошедшие предварительное охлаждение в рекуператорах и очистку в фильтрах.

Базальтовые волокна обладают уникальными свойствами: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, повышенной стойкостью в агрессивных средах и к вибрациям, долговечностью (не менее 100 лет), стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях, хорошей адгезией к различным связующим, что, в свою очередь, определяет их как перспективный материал для получения новых композиционных материалов - базальтопластиков и изделий из них различного назначения.

Базальтовые волокна по своим показателям занимают промежуточную позицию между стекловолокном и углеродным волокном.

Сравнение свойств базальтового волокна (непрерывного) с другими видами волокон представлено в таблице 5.

Таблица 5 — Сравнение свойств базальтового волокна (непрерывного) с другими видами волокон Арами Е- Углерод S Ед. дное Показатель БНВ стеклово стекловоло ное изм. волок локно кно волокно но Прочность на 3000- 3100- 2900 mPa 4020-4650 3500- растяжение 4840 3800 Модуль 79,3- 72,5 gPa 83-86 230-600 70- упругости 93,1 75, Относительн ое удлинение % 3,1 4,7 5,3 1,5-2,0 2,8-3, при разрыве Диаметр мкм 6-21 6-21 6-21 5-15 6- волокна 60- 600 - 40-4200 400-4200 600- Текс 4200 Температура C 600 380 300 700 применения 2,5 $/кг 1,1-1,4 2,5-3,5 25-50 Стоимость 3, Базальтовые волокна делятся на две большие группы: непрерывные волокна и дискретные волокна (вата), называемые еще базальтовыми супертонкими волокнами (БСТВ). Они имеют соответственно и различное назначение, но уже выступают в роли товара для непосредственного применения или исходного материала для последующих переделов.

Непрерывные волокна - толщина элементарного волокна - от 7 до 24 мкм.

Направления использования базальтового волокна различаются в зависимости от диаметра. Подробное описание направлений применения волокна представлено в таблице 6.

Таблица 6 — Классификация и области применения базальтового волокна (непрерывного) Исходные материалы на основе базальтового Производимые материалы и изделия волокна Волокно диаметром 6-9 мкм Тонкие ткани, электроизоляционные ткани, сетки, трикотажные материалы. Производство Ровинги, комплексная электроизоляционных материалов (плат, крученая нить для пластиков), рулонных пластиков, текстильной переработки облицовочных и пожаростойких материалов, обоев.

Волокно диаметром 10-15 мкм Ровинги для производства профильных стеклопластиков – прутков, профилей, базальтопластиковой арматуры, труб и емкостей. Армирующие ровинговые ткани для Ровинги, ровинговые ткани производства стеклопластиков, облицовочных пластиков. Рубленые волокна для армирования и сетки, холсты, рубленое пластмасс, пластиков.

волокно, иглопробивные материалы Геотекстильные материалы – сетки, ткани для армирования дорожных покрытий, укрепления насыпей, земляных валов и антиэрозийного укрепления почв. Иглопробивные материалы для тепло-, звукоизолирующих изделий.

Волокно диаметром 15- мкм Армирующие сетки, ровинговые ткани для производства пластиков. Рубленые волокна для Ровинги, холсты, рубленое армирования пластмасс, бетонов, растворов, волокно покрытий в строительстве. Армирующий материал для тормозных колодок, фрикционных дисков.

Обзор рынка армирующих изделий и материалов из непрерывного базальтового волокна в России, Инфомайн, Исходные материалы на основе базальтового Производимые материалы и изделия волокна Геотекстильные материалы – сетки, ткани для армирования дорожных покрытий, укрепления насыпей, земляных валов и антиэрозийного укрепления почв Волокно диаметром более 19 мкм Материал для армирования бетонных и Рубленое волокно асфальтобетонных дорожных покрытий.

Базальтовое дискретное волокно (БСТВ) – толщина элементарного волокна 3-9 мкм, длина 40-60 мм.

Используется для:

производства энергоэффективных теплозвукоизоляционных экологически чистых материалов и изделий для производства звукопоглощающих материалов и изделий;

криогенной техники;

гидропоники;

как наполнитель объемно армированных базальтовых композиционных материалов и изделий с различными связующими;

широко применяется в судо-, авиа-, автомобилестроении, строительстве, акустике, а также для повышения огнестойкости и пожарной безопасности объектов.

Непрерывное базальтовое волокно (БНВ) является достаточно «молодым» и очень перспективным видом продукции. В настоящее время всего несколько стран в мире, в том числе Россия и Украина, владеют технологией производства непрерывного волокна из базальта.

В середине 90-х гг. московское правительство на протяжении 10 лет проводило программу «Базальт», во главе которой был НИИ «Графит». В силу разных причин программа не была завершена, однако в результате Судогодский завод стекловолокна начал выпуск базальтового волокна и тканей на его основе. Впоследствии производство было закрыто. Сегодня эта продукция выпускается на таких предприятиях как «Каменный век», НПО «Вулкан, завод стекловолокна в Махачкале, в «Ивотстекле» (в настоящий момент в процессе банкротства). По технологии НПО «Стеклопластик» освоен выпуск базальтового волокна в Якутске. Там же организован выпуск материалов на его основе (арматура, теплоизоляция и т.п.) Как отметил г-н Ефремов, завод в Якутии производил 200 т БНВ, сейчас переходит на 2,7 тыс. т.

Что касается завода в Дагестане, то их две модульные печи позволяют наращивать производство до 800 фильер. Планируется доведение мощности до 12 тыс. тонн в год.

Кроме того, заявлены проекты по строительству мощностей для выпуска базальтового волокна в Якутии (Покровский завод базальтовых материалов), Челябинской области (Южно-Уральский базальтовый завод), Хабаровском крае (Альтернативные Материалыи Технологии).

По прогнозам российское производство базальтового волокна в 2013 г.

достигнет 10 тыс. т, при этом значительная доля будет экспортироваться. В структуре отечественного потребления ожидается всплеск за счет использования БНВ в арматуре и дорожном строительстве;

по трубам спрос может остаться низким, несмотря на распоряжение президента РФ о широком внедрении композитных материалов в России.

Основные производители и мощности производства базальтового волокна в мире представлены на рисунке 17.

Рисунок 17 — Установленная мощность производства базальтового волокна в мире (основные игроки), 100%=17720 тонн/год Как видно из диаграммы, основная часть производств сосредоточена в России (11 220 тонн/год, 63%), что связано с тем фактом, что изначально использование базальтового волокна началось в СССР и до сих пор не получило широкого распространения за пределами России и стран СНГ.

Однако в последнее время наметилась тенденция организации производств волокна в Китае, в том числе с участием российских фирм по причине более низких издержек производства. Например, проект компании НПК "ТЕРМ" ОАО "Стеклопластик" по организации в Китае совместно с компанией New Fibre Indusrial Limited Xuang Sheng производства базальтовых нитей (непрерывных) общей предельной мощностью 10000 тонн/год.

Другие армирующие волокна В настоящий момент на рынке представлены различные виды волокон (помимо рассмотренных выше), используемые для производства композиционных материалов. Свойства термопластичных полимеров в зависимости от вида волокон показаны в таблице 7.

Данные компаний Таблица 7 — Свойства термопластичных полимеров18 по видам волокон Установлен Торго ная Направление Волокно вая Компания мощность, применения марка тонн Канаты, рыболовные сети, спортивный Волокно из инвентарь.

Kuraray жидкокристалли- Vectran Электроника, Co.Ltd ческого полимера аэрокосмическа я отрасль, защитные перчатки Dyneem Royal DSM a (Dyneema) Spectra Honeywell Toyobo Toybo Company Ningbo Бронежилеты, - Dacheng защитная Material Co.

одежда, Beijing швартовые Tongyizhon ленты, лески, Speciality ВСМПЭ-волокно защитные Fiber перчатки, - Tecnology рыболовные & сети, Developme ветроэнерге nt тика Hunan Zhongtai - Spesial Equipment Co Endu- Teijin Suoer Fibers 101, Kikuko Tagawa, 2007 (данные обновлены по состоянию на 2012 год) Установлен Торго ная Направление Волокно вая Компания мощность, применения марка тонн max Одежда для пожарных защитные жароустойчи вые костюмы Защитные Toyobo Co.

РВО-волокна материалы, Zylon Ltd ремни, канаты, парусина, армированные материалы, жароустойчи вые подушки Армированные материалы, Поликетоновые Cyber- Asahi Kasei (пилотный шины, волокна lon Fibers Corp.

завод) защитные материалы Сверхвысокомолекулярный полиэтилен Сверхвысокомолекулярный полиэетилен обладает высокой прочностью и ударной вязкостью в широком диапазоне температур, от -200 до +100 С, очень высокой химической стойкостью к агрессивным средам, высокой светостойкостью, высокие показатели по скольжению, высокой износостойкостью.

К преимуществам волокон из СВМПЭ, кроме высоких значений проч­ности и модуля упругости, следует отнести также легкий вес, атмосферостойкость, водо- и химстойкость, морозостойкость, хорошие абразивные свойства.

Особым достоинством волокна является способность поглощения вибрации. Высокая прочность к баллистическим воздействиям делает волокно, например, перспективным материалом для производства бронеструктур по защите от осколков и пуль (жилетов, шлемов).

В настоящий момент для производства данного вида волокна используется технология гель-прядения. Технология заключается в растворении СВМПЭ в растворителе (например, декалине или парафиновом масле). Если разбавленный раствор (концентрация 5%) выдавливать через тонкие отверстия в воду, то он превращается в гель, который затем подвергается 30-кратному вытягиванию в печи (при температуре 100°С и более). При этом из волокна удаляется растворитель. Скорость экструзии волокна достигает 100 м/мин. Получается высокомодульное сверхпрочное волокно, удельная прочность которого превышает соответствующий показатель арамидного волокна.

Оно сохраняет все свойства СВМПЭ: высокую стойкость к истиранию, ударопрочность, химстойкость и стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения. Волокна, сформированные из геля СВМПЭ, обладают высокими механическими характеристиками (прочность при разрыве, модуль упругости) по сравнению с волокнами из других полимеров.

Согласно мнению экспертов, мировой рынок СВМПЭ-волокна характеризуется высокими темпами роста.

В настоящий момент на рынке представлены 7 компаний, специализирующихся на производстве СВМПЭ-волокон. Мощности мировых производств СВМПЭ-волокна показаны на рисунке 18.

Рисунок 18 — Установленная мощность производств СВМПЭ-волокна в мире в 2012 году, 100%=14500 тонн/год Мощности по производству волокна сконцентрированы в США, Нидерландах, Японии и Китае. Загрузка производственных мощностей находится на уровне 70% для предприятий, расположенных в Китае и 85% - для производств в других странах.

Крупнейшим поставщиком СВМПЭ-волокна является компания Royal DSM, продвигающая волокно марки Dyneema. Мощность данной компании составляет 5500 тонн по состоянию на 2012 год.

В 2012 году на рынок данного волокна также вышла компания Teijin (Япония), которая вывела на рынок волокно под маркой Endumax.

Прочие химические волокна Волокно из жидкокристаллического полимера Волокна торговой марки Vectran, которые использовались, например, в воздушных мешках космических объектов NASA Mars Pathfinder, Spirit и Opportunity для безопасной посадки на поверхность Марса, представляют собой высокоэффективные комплексные сплетения нитей из жидкокристаллических полимеров (например, из полиарилата или волокон полиэстера). Технологии, разработанные Hoechst Celanese Co. (США), были Данные компаний затем усовершенствованы компанией Kuraray Co. Ltd. (Япония) и впервые выведены на рынок в 1990. Нити Vectran были первыми и до сих пор являются единственными коммерчески доступными нитями из расправленных LCP волокон в мире.

Первоначально производственные мощности составляли 400 тонн в год.

Превосходные механические свойства, такие как прочность, устойчивость к ползучести и абразии, вызвали интерес к применению нитей Vectran для кабелей в морской промышленности. В 2005 году компания Kuraray выкупила активы по производству Vectran у Celanese Advanced Materials Inc. (США).

После нескольких запланированных расширений производственные мощности завода достигли 2000 тонн в год. Согласно планам организации, производственные мощности должны достигнуть 3000 тонн в течение нескольких следующих лет.

Волокна Vectran имеют одинаковые показатели прочности, упругости и термостойкости по сравнению с пара-арамидными волокнами и, кроме того, меньше впитывают влагу. Волокна Vectran применяются для проводки в яхтах, для производства морских сетей и морских канатов, в военных и аэрокосмических отраслях, а также тепловой энергетике. Кроме того, они используются для производства композитов, электроники и прочих промышленных изделий.

Волокна также применяются при производстве надувных дирижаблей и переносных сумок для воды, используемых в случае стихийных бедствий.

Перчатки, произведенные из волокон Vectran, обладают высокими показателями химической и термальной устойчивости, а также отличными показателями защиты от разрезов, протираний и прочих деформаций.

Инженеры, работающие с оптоволокном, используют Vectran в качестве защитного силового элемента с сопротивлением ползучести.

Термопластические смолы, армированные короткими волокнами Vectran, обладают прекрасной ударопрочностью, а композиты (FRP) с их применением имеют меньшую массу и схожую прочность на изгиб, по сравнению со стекловолоконными.

По данным компании Kuraray на текущий момент в разработке находятся новые волокна Vectran с улучшенными свойствами.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.