Разработка этой технологии стала возможной в результате многолетних методичных исследований в области металлоорганического катализа в процессах полимеризации, проводящихся в ИНХС РАН. Синтетическая гуттаперча, или транс-1,4-полиизопрен (ТПИ), является аналогом натуральной гуттаперчи - продукта коагуляции млечного сока деревьев семейства гевея,произрастающих в Восточной Азии, и отличается от натурального продукта отсутствием примесей и более высокой молекулярной массой. Поскольку природные запасы гевеевых деревьев с каждым годом неуклонно сокращаются, исследователи вынуждены искать способы получения синтетической гуттаперчи. Что же представляет собой синтетический материал? Это кристаллический низкотемпературный термопластик, отличающийся от природных аналогов высокой чистотой (содержание транс-звеньев 90-98 %). Молекулярная масса натуральной гуттаперчи лежит в пределах от 30000 до 200000, в то время как молекулярная масса синтетического ТПИ достигает обычно более высоких значений (600000 и более). Полимер имеет три кристаллографические модификации: (насцентный полимер, температура плавления 68-70°С), и (температура плавления 50-54 и 64-74°С, соответственно). Свойства материала и области применения Синтетическая гуттаперча - это материал, обладающий комплексом уникальных свойств. Он обладает достаточной жесткостью, твердостью, прочностью на разрыв в сочетании с хорошей пластичностью. Благодаря способности размягчаться и переходить в пластическое состояние при нагревании, а при последующем охлаждении жестко сохранять заданную форму, гуттаперча находит широкое применение в медицине, в частности, в травматологии, ортопедии и стоматологии, а также в обувной, спортивной и шинной отраслях промышленности. Для вулканизатов ТПИ, полученных при температуре ниже температуры плавления крис¬таллов, характерны высокие модули, твердость, пониженное относительное удлинение. Высокотемпературная вулканизация приводит к образованию мягких резин. Резины на основе гуттаперчи хорошо совместимы с наполнителями (белая сажа, Na+-монтмориллонит и др.), наличие которых мало отражается на прочности при растяжении, износостойкости и твердости. Вулканизаты синтетической гуттаперчи имеют высокие механические свойства, безусадочны, стойки к истиранию, многократным деформациям; по последним двум параметрам они превосходят вулкаиизаты натурального каучука. ТПИ хорошо совмещается со всеми каучуками, i юлиолефинами, полиамидами. ■ Экскурс в историю Синтетическая гуттаперча впервые была получена в Германии первооткрывателем металлокомплексного катализа Карлом Циглером в 1955 году, тогда же был получен и первый патент на гуттаперчу. Затем в начале 60-х годов канадская компания Polysar приступает к промышленному производству полимера на ванадий содержащих катализаторах, мощность производства возрастает с 400 до 2000 тонн в год. Затем на японских производствен¬ных площадках (компании Sumitomo Rubber Industries с установкой фирмы Dunlop и Kuraray) также начинается выпуск промышленных партий гуттаперчи. Далее на стерлитамакском нефтехимическом заводе начинает работать установка производства синтетической гуттаперчи по технологии Уфимского научного центра АН мощностью 10000 тонн в год. Полимер оказывается весьма востребованным, на его основе разрабатывается ортопедический материал Поливик. За эту технологию группа разработчиков в 1984 году получает Премию Ленинского комсомола. В 1990 году выпуск полимера прекращается. Основным ограничением для развития производства материала являлась его высокая себестоимость, определяемая низкой активностью ванадийсодержащих катализаторов. Существенным недостатком известных ранее технологий является использование ароматических углеводородов в качестве растворителя и высокая концентрация тяжелых металлов в готовой продукции и промывных водах, что создает экологически неблагоприятную обстановку. Однако уже в эти годы в Институте нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН велись разработки нового способа получения синтетической гуттаперчи, исследовались различные каталитические системы для ее синтеза. И в середине 90-х годов появились первые публикации ИНХС о создании принципиально новых, титан-магниевых катализаторов. Развитие этих исследований привело к созданию новой современной технологии получения синтетической гуттаперчи. Также, с 2000 года титансодержащие катализаторы привлекли внимание китайских специалистов. И уже с 2005 года в Китае функционирует завод по производству гуттаперчи мощностью на настоящее время 10000 тонн в год. За этот проект исследователи компании Rimpex Rubber в 2005 году получили Государственную премию Китая и сейчас планируют увеличивать мощность производства до 20000 тонн в год и выше. Новая российская технология получения синтетической гуттаперчи В ИНХС РАН создана новая высокоэффективная технология, позволяющая принципиально изменить экологию и экономику производства синтетической гуттаперчи. Основой новой технологии является оригинальный титан-магниевый нанокатализатор (ТМНК), представляющий собой сочетание хлоридов титана, сокристаллизоваиных с наноразмерным носителем - дихлоридом магния. Отличительной особенностью этого катализатора является существенно большая активность по сравнению с известными ра-нее, универсальность действия по отношению к мономерам разных классов (диенам и олефинам), более низкая себестоимость, простой и экологически более чистый синтез. Процесс получения синтетической гуттаперчи имеет ряд преимуществ по сравнению с известными в настоящее время технологиями. Во-первых, выход полимера по отношению к катализатору достигает 20 кг на грамм титана и более,что как минимум на порядок превосходит соответствующие характеристики традиционных ванадиевых катализаторов. |
