В Елабуге открылся завод по производству полиакрилонитрильного прекурсора

ЭкспертHi-Tech

Замкнули композитную цепочку

В России запущено производство, полностью замыкающее технологическую цепочку выпуска композитных материалов из углеродного волокна

Сергей Кудияров

В Елабуге (ОЭЗ «Алабуга», Татарстан) открылся завод по производству полиакрилонитрильного прекурсора (ПАН-прекурсора) — материала для выпуска углеродного волокна. Для производства 1 кг композита нужно примерно 2,5 кг прекурсора.

Стоимость проекта составила 8,5 млрд рублей. Строительство завода профинансировано госкорпорацией «Росатом» (5,2 млрд рублей), самой ОЭЗ «Алабуга» (3 млрд рублей, инфраструктура промышленной площадки) и Минпромторгом России.

Мощность производства сейчас составляет 5000 тонн продукции в год. На предприятии создано 167 новых рабочих мест.

Реализовала проект углеродная «дочка» «Росатома» компания UMATEX. Еще шесть лет назад на территории той же ОЭЗ компания ввела в эксплуатацию завод по производству углеродного волокна «Алабуга-волокно» мощностью в 1400 тонн в год. Но прекурсоры для этого производства поступали из-за рубежа, пока в 2018 году поставки как самого волокна, так и прекурсоров для его изготовления были остановлены из-за санкций США. С запуском производства прекурсоров Россия окончательно избавляется от всякой зависимости от иностранных поставок при производстве этой стратегически важной продукции.

«Это отличная новость для России. Теперь, с запуском этого производства, наша страна имеет полную технологическую цепочку производства изделий из углеволокна», — отмечает председатель совета директоров компании “Унихимтек” Виктор Авдеев. — Мономерное производство в Саратове уже было. Было освоено производство волокон и продукции из композитных материалов. А вот ПАН-прекурсоров, белого такого вещества, которое получают из мономеров и используют для выпуска волокон, еще не было. Его покупали в Китае и в других странах. Теперь у нас есть полностью своя цепочка производства».

Генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев также отмечает высокую значимость события — замкнута технологическая цепочка в стратегически важном направлении производства: «Мы создали уникальную цепочку, от сырой нефти до высококачественных товаров… Цепочка замкнута, цепочка российская. Я уверен, что впереди у нас огромная востребованность этого производства. Буквально четыре-пять лет назад 80 процентов композитов в России были импортные. Прошло несколько лет, и уже 90 процентов композитов — наши, отечественные. При этом рынок в целом вырос в два раза».

Источник: ФТС

От хижины до самолета

Композитным можно считать неоднородный сплошной материал из двух или более компонентов с четкой разницей между ними. Укрупненно композитные материалы складываются из двух типов компонентов — матрицы (армирующей составляющей) и наполнителя.

Обычно под композитными подразумеваются минеральные или полимерные материалы с улучшенными (относительно традиционных) свойствами (подробнее см. «Материал для победы», «Эксперт» № 9 за 2021 год).

Например, в 1930-е годы в Советском Союзе силами Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) была создана дельта-древесина. Пропитав слои шпона фенол- или крезолформальдегидной смолой и спрессовав их, инженеры получили материал, который легче и прочнее многих сплавов на основе алюминия. Более того, дельта-древесина была огнестойкой и не покрывалась плесенью. Этот композит массово использовался для производства отечественных боевых самолетов до перехода к реактивной авиации.

Источник: Lucintel

Самым массовым (по тоннажу) композитным материалом стало представленное в 1935 году компанией Owens-Corning стекловолокно. Сейчас на него приходится до 87% всего мирового потребления композитов (в натуральном измерении). Это и конструкционные материалы, и спортивные товары, и компоненты для машиностроения. Так, еще в 1954 году в США был представлен первый автомобиль с кузовом из стеклопластика (Kaiser-Darrin). В Советском Союзе мелкосерийное производство микроавтобусов с кузовом из стеклопластика (на шасси ГАЗ) в 1960-е годы осуществлялось Северодонецкой авторемонтной базой.

Правда, свойства стекловолокна были неидеальны, поэтому продолжился поиск более совершенных материалов. Из числа прорывных изобретений в этом направлении можно отметить созданные в 1970-е годы компанией DuPont арамидные волокна (широко известные как кевлар). Сейчас это общеизвестный материал, используемый в бронежилетах. Он в пять раз прочнее стали. Создавали его как материал для армирования автомобильных шин, он и сейчас применяется в этих целях. Им также им армируют медные и волоконно-оптические кабели.

Наиболее прогрессивными конструкционными материалами нашего времени можно считать углеродные волокнистые материалы. Это уникальные продукты, созданные на базе высоких технологий для обеспечения выпуска авиакосмической и оборонной техники, атомного машиностроения. В структуре углеволокна атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Углеродное волокно получают путем термической обработки органических волокнистых полимеров, не плавящихся при термообработке.

Источник: Umatex Group

Углеродные волокна обладают рядом уникальных свойств (прочность, долговечность, температурный диапазон применения), что выделяет их в ряду других армирующих волокон. Они обладают низкой плотностью (1,7 г/см³ против 2,8 г/см³ у алюминия и 7,8 г/см³ у стали) и высокими упруго-прочностными свойствами (прочность 1900-3700 МПа против 200-980 МПа у различных сортов стали и 450 МПа у алюминиевых сплавов). Углеродные волокна имеют исключительно высокую теплостойкость, в инертной или восстановительной среде они выдерживают температуру 1500-2000 °С и даже до 2500-3000 °С, что позволяет применять их для создания уникальных теплозащитных и теплоизоляционных материалов, а также деталей авиадвигателей.

Источник: МИЦ "Композиты России"

Эти материалы самые дорогие из использующихся в промышленности армирующих волокон. Так, по данным Infomine Research Group для 2019 года, если стоимость различных типов стекловолокна находилась в интервале 1,1-3,5 долл./кг, арамидных волокон (кевлара) — порядка 25 долл./кг, то для углеродных волокон она составляла десятки и сотни долларов за килограмм.

Однако уникальные свойства окупают эти затраты. Поэтому те же углеродные волокна находят широчайшее применение в авиации. Например, в Boeing 787 DreamLiner из композитных материалов на основе углерода изготовлено 50% элементов фюзеляжа. У некоторых моделей легких самолетов и вертолетов — до 90%. Более 70% композитов, используемых в современной авиации, составляют углепластики.

«Композитные материалы — это самолеты, беспилотные летательные аппараты, космические технологии. Например, на МС-21 требуется шесть-семь тонн композитов. На широкофюзеляжный российско-китайский самолет — в четыре раза больше. Умножьте шесть-семь тонн на 72 самолета (планы выпуска МС-21. — “Эксперт”) — вот вам уже гарантированная потребность. Если цену удастся снизить до 14 долларов за килограмм, то открываются широкие перспективы его применения для автомобилей, морских судов и так далее — везде, где требуется сочетание легкости и прочности. Здесь другой порядок объемов производства, чем в полимерной химии, у того же “Запсибнефтехима”. Но это направление не менее, а может, даже более важно», — отмечает Виктор Авдеев.

Источник: Markets&Markets

Россия делает сама

В настоящее время в мировой практике наиболее широко в качестве сырья для получения углеродных волокон используются ПАН-прекурсоры. ПАН-прекурсор определяет 70% качественных и 40% стоимостных характеристик углеволокна.

Зависимость от импорта подобной продукции может быть критической. В этом мы могли убедиться наяву, когда запуск в серию перспективного отечественного авиалайнера МС-21 пришлось отложить из-за введенных в 2018 году санкций США (это привело к остановке поставки импортных материалов для изготовления крыла самолета).

«Первый самолет на российском углеволокне мы поднимем воздух в конце этого года, в декабре», — заявил замглавы авиастроительной компании «Иркут» Анатолий Гайданский. А планировали сделать это еще в 2019-м.

Однако если в случае с МС-21 речь идет просто о недобросовестной конкуренции со стороны западных «партнеров», то в оборонной сфере уже может появиться угроза национальной безопасности.

Композитные материалы уже сейчас широко применяются в оборонной сфере. Это и кевларовая броня, и стеклопластики в военном судостроении (например, при изготовлении минных тральщиков проекта 12700, корветов проекта 20380) и как тара для боеприпасов, это ракетная техника (современные межконтинентальные баллистические ракеты широко используют композитные материалы). Это и углеволокно — материалы на его основе, например, широко используются в новом истребителе Су-57. А еще космические технологии, атом. Зависеть в таких сферах от воли враждебных держав совершенно неприемлемо.

Пока что в Елабуге используется оборудование итальянской компании МАЕ. Однако есть и планы полной локализации всех сопутствующих технологий, вплоть до собственного производственного оборудования. «“Росатом” планирует локализовать производство необходимого оборудования, в том числе на основе наших отечественных разработок. Это отличный, яркий пример несырьевого развития экономики страны», — отмечает Виктор Авдеев.

По итогам 2019 года потребление полимерных композитных материалов в России составило 58 млрд рублей, или чуть больше 70 тыс. тонн в натуральном выражении. Это в два с половиной раза больше, чем было еще в 2013 году. Но на фоне иных индустриальных держав эти показатели выглядели не слишком убедительно. Среднедушевое потребление композитных материалов в России в 2019 году составило порядка 0,5 кг, в то время как в ряде других стран — от 2,3 до 10,6 кг.

Мировой рынок углеволокна оценивается на уровне 80-90 тыс. тонн (не менее 3,5 млрд долларов), из которых на Россию приходится 1-1,6%.

По прогнозам, в перспективе до 2030 года потребление композитных материалов в большинстве регионов мира будет расти со среднегодовым темпом 6%, в России — 9%. Углеволокно, как наиболее прогрессивный на сегодня материал, имеет шансы расти с еще большими темпами.

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Куда текут молочные реки Куда текут молочные реки

Впервые за семь лет на рынке товарного молока не ожидается прироста производства

Эксперт
10 удивительных должностей при дворе Елизаветы II (и сколько за них платят) 10 удивительных должностей при дворе Елизаветы II (и сколько за них платят)

Британской королевской семье требуются люди на очень странные должности

Cosmopolitan
Пандемия, китайский фактор и суэцкий кризис Пандемия, китайский фактор и суэцкий кризис

Транспортный коллапс в Суэцком канале

Эксперт
Меня тошнит от мужа Меня тошнит от мужа

3 истории женщин, которым резко стал противен запах своих супругов

Лиза
Искусственный интеллект: что он может и чего не может Искусственный интеллект: что он может и чего не может

Технологии искусственного интеллекта находятся на стадии быстрого внедрения

Эксперт
Чего хотят звезды: самые желанные женщины России о сексе и отношениях Чего хотят звезды: самые желанные женщины России о сексе и отношениях

Звезды рассказывают, как снискать успех даже у гиперпопулярных женщин

Maxim
Вскрытие покажет Вскрытие покажет

Отечественные ученые предложили технологию переработки старых литиевых батарей

Эксперт
Ее Королевское Высочество: фильмы, сериалы и подкаст о принцессе Диане Ее Королевское Высочество: фильмы, сериалы и подкаст о принцессе Диане

Если вы не устали от Дианы Спенсер, рассказываем, какие что посмотреть о ней

Esquire
Наука зеленого хайпа Наука зеленого хайпа

Нет технологических преград для увеличения доли альтернативной энергетики в мире

Эксперт
Sorry, papasha: какой получилась Call of Duty: Vanguard Sorry, papasha: какой получилась Call of Duty: Vanguard

Почему CoD превратилась в Виктора Пелевина

Esquire
Магнит тянет в полет Магнит тянет в полет

Как решиться на кардинальное изменение к лучшему своей транспортной системы

Эксперт
Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала

Первое обнаружение тяжелых фермионов вне объемных сплавов

N+1
Лучшие квесты на ПК: топ-5 легендарных игр Лучшие квесты на ПК: топ-5 легендарных игр

5 игр-квестов, прохождение которых надолго отпечатается у вас в голове

CHIP
Почему североамериканские спецслужбы ежегодно следят за Санта Клаусом? Почему североамериканские спецслужбы ежегодно следят за Санта Клаусом?

Откуда взялась традиция «отслеживать Санту» в США?

Популярная механика
«И не друг, и не враг»: как токсичная дружба отравляет нам жизнь «И не друг, и не враг»: как токсичная дружба отравляет нам жизнь

Почему так тяжело дружить с токсичными людьми

Psychologies
“Зеленый” подросток: может ли молодое поколение спасти мир “Зеленый” подросток: может ли молодое поколение спасти мир

Для молодого поколения “зеленая” повестка занимает особое место в жизни

Популярная механика
Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых

Самое первое вымирание длилось от полумиллиона до двух миллионов лет

Популярная механика
«Купила 5 купальников, и все открытые»: псориаз мешал мне жить, но я справилась «Купила 5 купальников, и все открытые»: псориаз мешал мне жить, но я справилась

История Зарины, которая смогла вывести псориаз в ремиссию

Cosmopolitan
10 возмужавших сыновей зарубежных звезд – Спирс, Броснана и других 10 возмужавших сыновей зарубежных звезд – Спирс, Броснана и других

Как выросли сыновья зарубежных звезд

Cosmopolitan
Почему бедность — это удобно Почему бедность — это удобно

Как люди загоняют себя в «мир бедных» и почему некоторые не могут выбраться?

СНОБ
Умники и умницы: 9 сериалов для настоящих интеллектуалов Умники и умницы: 9 сериалов для настоящих интеллектуалов

Презираешь сериалы, считая их пустой тратой времени и глупым развлечением?

Cosmopolitan
Как голуби находят дорогу домой Как голуби находят дорогу домой

Как голуби ориентируются в сложных и меняющихся ландшафтах?

Популярная механика
10 автомобилей с самыми крутыми фарами 10 автомобилей с самыми крутыми фарами

Какие современные и классические автомобили могут похвастаться лучшими фарами?

Популярная механика
Как перестать быть слишком мягким с коллегами Как перестать быть слишком мягким с коллегами

Всегда стараетесь во всем угодить коллегам и не можете сказать «нет»?

Psychologies
Когда мы будем летать на аэротакси, как Брюс Уиллис в Когда мы будем летать на аэротакси, как Брюс Уиллис в

Какое аэротакси ожидает нас в ближайшем будущем?

Популярная механика
Знает ли кот имя своего хозяина? Знает ли кот имя своего хозяина?

Распознают ли членов семьи коты?

Maxim
Винные термины: азбука от А до Я Винные термины: азбука от А до Я

Краткий гид по виноделию

Esquire
Ресурсы человека: что это такое и как их восполнить Ресурсы человека: что это такое и как их восполнить

Что такое внутренние ресурсы, помогающие нам оставаться полными сил и энергии

Cosmopolitan
Большой Эрмитаж Большой Эрмитаж

«Мадонна Литта» Леонардо да Винчи и «Христос-Вседержитель» Тициана

Культура.РФ
«Спасение от стресса»: Меган Маркл помогла Адель пережить развод и похудеть «Спасение от стресса»: Меган Маркл помогла Адель пережить развод и похудеть

Герцогиня Сассекская стала источником вдохновения для Адель

Cosmopolitan
Открыть в приложении