ПЕРСПЕКТИВНАЯ РАБОТА

На вопросы журнала отвечает профессор кафедры полимерных композиционных материалов Белорусского государственного технологического университета (БГТУ), член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор химических наук, заслуженный деятель науки Республики Беларусь Николай ПРОКОПЧУК.

— Николай Романович, вы занимаетесь созданием и исследованием полимерных, эластомерных и лакокрасочных материалов, а также нановолокна. Наверняка вы знаете, из каких материалов состоят защитные маски, которые выпускают за рубежом в связи с пандемией коронавируса?

— Мы определили, что за рубежом в защитные маски вкладывают мембрану из полипропилена, получаемую электроформованием. Применяются волокна со средним размером 100 нанометров, т.е. соизмеримые с размером вируса и уложенные, как войлок. Человек в такой маске свободно дышит, а вирусы оседают на волокне. Другой вариант зарубежных масок с мелкими ячейками сделан из хлорированного ПВХ, в макромолекулах которого содержится химически связанный хлор. Вирус попадает на ячейку, в которой находится хлор, и, предположительно, погибает.

— На ваш взгляд, как можно улучшить защитные свойства масок, которые изготавливаются в Беларуси?

— Использовать спанбонд (спанбел), который производит ОАО «СветлогорскХимволокно», — на сегодня лучший вариант для производства масок. В качестве экстренной меры для защиты медиков я бы рекомендовал сделать фильтрующий элемент из волокнистого углеродного материала и вкладывать его в маску на уровне носа и рта.

— Над чем вы сегодня работаете?

— Сотрудники кафедры полимерных композиционных материалов БГТУ работают над усовершенствованием полимеров. Например, для ОАО «Могилевхимволокно» совместно с центральной исследовательской лабораторией предприятия модифицировали ПЭТФ многостенными углеродными нанотрубками на стадии синтеза полимера. Получен положительный результат — существенное упрочнение лабораторной технической нити при содержании в ней нанотрубок 0,01 массового процента. То есть низкое содержание наномодификатора приводит к повышению конкурентоспособности продукции и не влияет на цену. В настоящее время работа продолжается.

Мы намерены продолжить сотрудничество с предприятиями концерна «Белнефтехим» и в 2021—2025 годах. Наука все время движется вперед.

— Уже есть новые идеи?

— Совместно с Леонидом Щербиной, кандидатом технических наук, доцентом, заведующим кафедрой химической технологии высокомолекулярных соединений УО «Могилевский государственный университет продовольствия» (МГУП), мы предлагаем на базе БГТУ и МГУП провести комплексное исследование — разработать процессы получения отечественных волокнистых материалов с особыми свойствами технического и текстильного назначения на основе полиэтилентерефталата и волокнообразующих сополимеров акрилонитрила.

Дело в том, что ассортимент используемых в промышленных масштабах синтетических волокон узок, что накладывает определенные ограничения на спектр свойств материалов и композитов на их основе. Создание новых волокнообразующих полимеров высокозатратно и целесообразно лишь для решения специальных задач особой важности. Наиболее рациональным путем расширения спектра свойств волокон и материалов на их основе, а также качественного улучшения их характеристик является модифицирование волокнистых материалов.

Трудность решения этой задачи заключается в особенностях структуры синтетических волокон (высокая степень ориентации и плотность упаковки надмолекулярных образований, отсутствие пористости, низкая химическая активность и др.). Благодаря успешному развитию нанотехнологий открылась возможность реализации не только поверхностного, но и объемного модифицирования синтетических волокон с использованием наноразмерных материалов, в частности наночастиц металлов Ag, Cu, Fe, Mn, Ni, их производных TiO₂, ZnO, MgO и других соединений (SiO₂, природных минералов, например магнетита, трепела, шунгита, доломита и др.).

— В чем новизна предлагаемого исследования, практическая польза для промышленности?

— В создании востребованных на мировом рынке наномодифицированных волокон на основе полиэтилентерефталата и полиакрилонитрила с комплексом улучшенных специальных и механических свойств за счет введения в них наноразмерных частиц металлов и других соединений на стадии синтеза полимеров.

До сих пор преобладающим способом модификации синтетических текстильных материалов остается сорбция их поверхностью наночастиц из соответствующих суспензий, например, модифицирование ПЭТФ волокон бактерицидами по механизму крейзообразования или когда волокна вытягивают в контакте с модифицирующим коллоидным раствором. Разрабатываются также способы объемного модифицирования волокон, основанного на введении в расплав или раствор готового волокнообразующего полимера наноматериалов перед стадией формования нитей. Однако для полной реализации возможностей наномодифицирования необходимо, чтобы наночастицы были распределены не на поверхности волокон, а во всем их объеме, причем максимально равномерно. Этого можно добиться, если вводить наноразмерные материалы на стадии синтеза полимера, когда молекулы мономера последовательно выстраиваются в макромолекулярные цепочки вместе с наночастицами.

Важнейшее применение наноинженерии в производстве волокнистых материалов — создание прекурсоров. Это материалы специального назначения, необходимые для прогресса в энергетике, космонавтике, авиации, автомобилестроении, судостроении, оборонной и другой специальной технике. Для создания собственных производств таких волокнистых материалов Беларусь располагает уникальным сочетанием производственных, технологических и кадровых возможностей, но не имеет необходимых технологий их получения.

На базе полиэтилентерефталата и полиакрилонитрила мы разработаем научные основы синтеза волокнообразующих полимеров и способы получения волокнистых материалов по расплавной и растворной технологиям.

Мы намерены разработать механизмы улучшения свойств волокнистых материалов наноразмерными модификаторами на примере металлов и других соединений и получить наномодифицированные полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна с улучшенными антимикробными, огнезащитными, сорбционно активными и другими свойствами.

ФОТО Дарья Хачирашвили

 Самое интересное в белорусской нефтехимии всегда на нашем Telegram-канале. Присоединяйтесь!