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

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

Транспортный коллапс в Суэцком канале

Эксперт
Секс или самовыражение? Что такое кинки-пати — разбираемся подробно Секс или самовыражение? Что такое кинки-пати — разбираемся подробно

Kinky party — что это такое, как и где происходит?

Cosmopolitan
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
6 способов взбодриться, если после обеда вас клонит ко сну 6 способов взбодриться, если после обеда вас клонит ко сну

Что делать, если после еды хочется спать

Psychologies
Долг лишился иллюзий Долг лишился иллюзий

Вкладчики долго скупали облигации «Роснано». Теперь они столкнутся с реальностью

Эксперт
Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla

Как миллиардеры в США пытаются обойти налоговый кодекс

VC.RU
Большая продразверстка Большая продразверстка

Экспортные пошлины на зерно, подсолнечник и масло могут привести к сжатию рынка

Эксперт
Пилочный маникюр: быстро делается и не оставляет порезов Пилочный маникюр: быстро делается и не оставляет порезов

Пилочный маникюр: деликатный, быстрый и аккуратный

Cosmopolitan
Автомобильные данные, вы чьи будете? Автомобильные данные, вы чьи будете?

Кому будут принадлежать данные личного автомобиля?

Эксперт
Великолепная рыбалка Великолепная рыбалка

Цапля не спит — она видит всё!

Наука и жизнь
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Метод «90 минут»: как похудеть, изменив всего одну привычку Метод «90 минут»: как похудеть, изменив всего одну привычку

Новый и мягкий способ похудения — «90 минут»

Cosmopolitan
Мой ласковый и нежный сталкер: история женщины, для которой преследователь стал единственным родным человеком Мой ласковый и нежный сталкер: история женщины, для которой преследователь стал единственным родным человеком

Историю девушки, которая искала смысл жизни, а нашла телефонного маньяка

Esquire
В 1951 году власти Дании забрали детей у коренных жителей, чтобы воспитать из них «гренландскую элиту». Дети выросли и требуют компенсации В 1951 году власти Дании забрали детей у коренных жителей, чтобы воспитать из них «гренландскую элиту». Дети выросли и требуют компенсации

Когда нужного количества не набралось детей просто забрали из семей инуитов

Esquire
Почему нас раздражает собственный голос в записи? Почему нас раздражает собственный голос в записи?

Нам не нравится свой голос в записи, потому что мы не узнаем себя

Cosmopolitan
Как выращивают крупнейшие в мире алмазы: сделано в России Как выращивают крупнейшие в мире алмазы: сделано в России

Самые крупные в мире безупречные алмазы выращивают рядом с Санкт-Петербургом

Популярная механика
Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли

10 самых ярких образов Шейлин Вудли, в которых она выходила в свет

Cosmopolitan
«Великая зеленая стена» в Африке окупится за 10 лет «Великая зеленая стена» в Африке окупится за 10 лет

«Великая зеленая стена» в Африке однажды станет прибыльной

N+1
Самые необычные технологии в лифтах Самые необычные технологии в лифтах

В сфере подъема-спуска граждан и грузов внедряются разные интересные технологии

Популярная механика
Блеск и нищета Блеск и нищета

Что мы делаем с деньгами, а они с нами?

Psychologies
Боятся, стесняются, не идут к врачу: что нужно знать про женский рак Боятся, стесняются, не идут к врачу: что нужно знать про женский рак

Часто женщины с онкологическими заболеваниями стесняются своей болезни

Cosmopolitan
10 автомобилей с самыми крутыми фарами 10 автомобилей с самыми крутыми фарами

Какие современные и классические автомобили могут похвастаться лучшими фарами?

Популярная механика
Бойфренд запер женщину в багажнике машины, но она выбралась и отомстила Бойфренд запер женщину в багажнике машины, но она выбралась и отомстила

Бывший бойфренд запер женщину в багажнике машины, но ей удалось выбраться

Cosmopolitan
10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна 10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна

Один из самых крутых автомобильных музеев в Теннесси

ТехИнсайдер
Как перестать беспокоиться о том, что думают другие Как перестать беспокоиться о том, что думают другие

Как перестать волноваться из-за мнений окружающих по поводу вашей персоны

Psychologies
Горящая земля и деревня под водой: 7 мест на планете, куда бы вы не захотели отправиться Горящая земля и деревня под водой: 7 мест на планете, куда бы вы не захотели отправиться

Пожар под землей и опасные отходы: в этих городах вы точно не пожелаете побывать

Playboy
Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать

Старение — естественный процесс или ошибка?

Популярная механика
Наполеон III: тень дяди-корсиканца Наполеон III: тень дяди-корсиканца

Племянник Наполеона I отчаянно пытался обрести славу великого полководца

Дилетант
«Спасибо, меня это не интересует»: как развить в себе здоровый эгоизм «Спасибо, меня это не интересует»: как развить в себе здоровый эгоизм

Зачем нужен здоровый эгоизм и как его можно в себе воспитать

Psychologies
Встречайте гид по пассивно-агрессивной переписке Встречайте гид по пассивно-агрессивной переписке

Как вести себя максимально пассивно-агрессивно в переписке?

GQ
Открыть в приложении