Тестов много не бывает: как исследовательский центр СИБУРа изучает полимеры

06 АВГУСТА 2020 | Будущее России. Национальные проекты | Ксения Петрова, Ирина Мандрыкина
Национальный проект "Наука" нацелен на создание научных центров, в которых объединялись бы усилия ученых и представителей различных отраслей промышленности. Примером такой кооперации может служить исследовательский центр "СИБУР ПолиЛаб". Корреспонденты портала "Будущее России. Национальные проекты", оператором которого является информационное агентство ТАСС, познакомились с работой центра и узнали, как долго можно доводить до совершенства простые бытовые предметы, например пластиковую бутылку.

Как все устроено

Полимеры входят в число наиболее распространенных синтетических материалов, широко применяемых в строительстве, автомобилестроении, медицине, пищевой и других отраслях.

Исследовательский центр разработки и тестирования "СИБУР ПолиЛаб" крупнейшей российской нефтехимической компании СИБУР открылся в инновационном центре "Сколково" весной 2019 года.

Центр занимает 5,5 тыс. кв. м и оборудован лабораториями и 12 производственными линиями, на которых образцы серийных и разработанных марок полипропилена и полиэтилена перерабатываются в трубы, пленки, жесткую упаковку и другие изделия. Такое оснащение позволяет изучить взаимосвязь между свойствами полимеров и готовых продуктов, изготовленных из них.

Кроме того, на территории центра расположена лаборатория, где проводятся физико-механические и физико-химические испытания, а также тестируются образцы изделий. Штат центра насчитывает 40 сотрудников.

"Создание центра стало следующим шагом навстречу нашим заказчикам. Работа "ПолиЛаб" направлена на понимание процессов, происходящих у производителей готовых изделий из полимеров, таких как трубы, волокна, жесткая и гибкая упаковка, разнообразные контейнеры, ведерки, пленки и т.д. Разработку новых решений в этом случае можно проводить, отталкиваясь не от свойств полимера, а от свойств самого изделия из них", — рассказал порталу "Будущее России. Национальные проекты" эксперт отдела рецептуростроения и компаундов Константин Зуев.

Задача "СИБУР ПолиЛаб" — расширение возможностей эффективного использования полимеров как при производстве уже существующих на рынке продуктов, так и при создании новых уникальных разработок: центр занимается развитием применения вторичных материалов и изучением потенциала полимеров в экономике замкнутого цикла.

Натурные испытания

Сырье для исследований поставляется в "ПолиЛаб" в виде гранул с пяти заводов, производящих полиолефины: в Капотне (район Москвы), Омске, Томске и Тобольске (два предприятия). По словам Константина Зуева, в качестве исходного сырья для производства полимеров "СИБУР Холдинг" использует побочные продукты нефтедобычи — попутный нефтяной газ.

Из гранул изготавливают образцы продукции, аналогичные производимым на предприятиях клиентов СИБУРа. Затем образцы тестируют в лаборатории, чтобы понять направление для дальнейшего улучшения свойств. 

"Испытывая те или иные качественные показатели на каком-то отдельно взятом образце из полимера, достаточно сложно спрогнозировать, например, как будет вести себя в процессе эксплуатации труба, которая должна в течение очень длительного срока (более 50 лет) выдерживать воздействие тяжести почвы, внутреннего давления воды, изменения температуры и других факторов, — пояснил Зуев. — Поэтому центр специализируется на испытаниях именно готовых изделий".

В результате СИБУР может предлагать рынку не просто материал, а готовое решение, позволяющее получить продукцию, обладающую всеми необходимыми для заказчика свойствами. По словам Зуева, и срок службы труб, и даже то, насколько удобно будет откручиваться крышка шампуня, — все это закладывается еще на стадии создания полимера.

Нагреть или подсветить

Для определения качественного состава полимеров в центре используют различные методы. Например, младший научный сотрудник испытательной лаборатории "ПолиЛаб" Юлия Брусина рассказала о работе дифференциального сканирующего калориметра — прибора, позволяющего определять термические свойства полимеров: температуру плавления, кристаллизации, точки стеклования (температура, при которой некристаллизующееся или не успевающее закристаллизоваться вещество становится твердым) и время окислительной индукции (срок сопротивления окислению при определенных условиях). Готовый образец продукции помещается в автосамплер (устройство для автоматической подачи проб), затем направляется в камеру, где нагревается по определенной температурной программе.

"ДСК показывает, какие превращения происходят в полимере под воздействием температуры. Это нужно для того, чтобы определить особенности структуры материала", — пояснила Брусина.

В свою очередь, ведущий научный сотрудник испытательной лаборатории "СИБУР ПолиЛаб" Александр Масленников рассказал, как сканирующий электронный микроскоп позволяет проводить в лаборатории микрорентгеноспектральный анализ, который достаточно точно определяет элементный химический состав в заданной точке вещества. Для этого на образец изделия направляется пучок электронов, генерируемых специальной электронной пушкой. Под его воздействием в атомах вещества происходит переход электронов с одного энергетического уровня на другой и в результате выделяется рентгеновское излучение, которое регистрируется и анализируется специальной приставкой.

"Этот метод позволяет нам, в частности, эффективно оказывать поддержку клиентам по поступающим от них запросам. С достаточно высокой долей вероятности мы можем определить, в каком месте произошел дефект, что послужило причиной его возникновения", — отметил Масленников.

Одна из секций лаборатории посвящена такому методу тестирования, как ударное воздействие. На одной из машин проводятся испытания образцов — их закрепляют, а сверху на них падает груз. Эксперименты можно проводить как в обычных условиях, так и при отрицательной температуре.

На другой машине проделываются те же манипуляции, только уже с готовыми изделиями, например трубами. В итоге определяется критическая точка: с какой высоты и с какой силой нужно нанести удар, чтобы изделие разрушилось.

Испытательный полигон

"Моделирование процессов переработки позволяет лучше понимать наших клиентов", — подчеркивает Константин Зуев.

Именно для этого все 12 перерабатывающих линий центра, обеспечивающих лабораторию нужными образцами, имеют почти промышленные масштабы. Например, линия по производству выдувной пленки выпускает 300 кг продукции в час, а линия по производству каст-пленки методом полива — 600 кг в час.

Один из показателей, важных для клиента, — постоянство технологического процесса. Центр тестирует и моделирует процесс производства широкого спектра пленок для самых различных сегментов применения.  

"Пленки могут содержать в себе от одного до 18 слоев, и каждый из них выполняет свою функцию. Это очень кропотливая работа по подбору их оптимального сочетания для улучшения качества итогового продукта", — рассказывает Зуев. В результате такого комбинирования можно, к примеру, получить более прочную пленку при сопоставимой или меньшей толщине.

"В переработке пластмасс очень важно двигаться в сторону энергоэффективности и ресурсосбережения, именно поэтому необходимо решать задачу улучшения свойств материала, чтобы можно было сделать пленку или пластиковый стаканчик более тонким, затрачивая меньше ресурсов, но таким же прочным", — отметил специалист.

Все образцы изделий, которые выпускают на линиях центра, после использования снова дробят для последующей переработки в уже новые изделия.

"Для обеспечения максимального уровня свойств изделий, в которых будет использовано такое дробленое сырье, все отходы сортируются по девяти категориям в зависимости от материалов, из которых они были изготовлены", — добавил Зуев.

В настоящее время во всем мире остро встают вопросы устойчивого развития и экономики замкнутого цикла, что находит свое отражение и в деятельности "СИБУР ПолиЛаб": специалисты центра занимаются проблемой расширения возможностей вовлечения вторичного сырья в переработку полиолефинов.


"Атомная наука, техника и технологии": быть или не быть четырнадцатому нацпроекту


Центр занимает 5,5 тыс. кв. м и оборудован лабораториями и 12 производственными линиями, на которых образцы серийных и разработанных марок полипропилена и полиэтилена перерабатываются в трубы, пленки, жесткую упаковку и другие изделия. Такое оснащение позволяет изучить взаимосвязь между свойствами полимеров и готовых продуктов, изготовленных из них.

Кроме того, на территории центра расположена лаборатория, где проводятся физико-механические и физико-химические испытания, а также тестируются образцы изделий. Штат центра насчитывает 40 сотрудников.


Антон Кузнецов/Будущее России. Национальные проекты









Ассистент по вопросам
продажи и продуктам
Здравствуйте!
Как Вам удобнее с нами связаться?