Подобно тому, как многие отрасли, связанные с использованием химических технологий (CPI), постоянно находятся в развитии, также постоянно разрабатываются и используемые в них конструкционные материалы.

Хотя они не всегда попадают в заголовки  газет, как это обычно бывает с новаторскими научными технологиями, такие новые и усовершенствованные конструкционные материалы возникают постоянно, и они улучшают и стимулируют развитие практической химии. Здесь рассматриваются некоторые из недавно разработанных материалов.

Для того чтобы соответствовать современным тенденциям, постоянно разрабатываются новые пластмассы и полимеры. Так, например, некоторые материалы конструируют так, чтобы уменьшить массу автомобилей, повышая, тем самым, эффективность использования топлива, а другие материалы используются в качестве заменителей более старых и менее безопасных для окружающей среды веществ.

Так, например, компания Braskem (Сан-Паулу, Бразилия) недавно объявила о получении первого сертифицированного линейного полиэтилена (PE), который на 100% создан из возобновляемых сырьевых материалов. Это достижение было получено за счет разработки технологии с использованием биобутена.

Антониу Моршбекер, который отвечает в компании за биополимерную технологию, говорит, что эта разработка является важным технологическим прорывом, поскольку для производства зеленого линейного полиэтилена необходимо использование второго мономера также из на 100% возобновляемого источника.

Все еще осуществляемое в лабораторном масштабе производство зеленого линейного полиэтилена позволит провести испытания продукта на производственных мощностях избранных заказчиков, которые интересуются эксплуатационными характеристиками продукта и предоставляемыми им экологическими преимуществами.

Еще одним прорывом в области полимеров стал созданный компанией DSM Engineering Plastics (Ивансвилль, Индиана) PA4T, новый материал, который обеспечивает такие свойства, как: размерная стабильность, совместимость с бессвинцовой пайкой, высокая жесткость и механическая прочность при повышенных температурах, высокая температура плавления и обрабатываемость с точки зрения текучести и окна обработки. Этот новый полимер станет ответом для всех возникающих потребностей в области миниатюризации и конвергенции электронных устройств, таких как сотовые телефоны и компьютеры; он найдет свое применение при решении проблемы уменьшения массы в автомобильной промышленности, что позволит повысить эффективность использования топлива и снизить затраты.

Компания DSM подала заявку на патенты на новый полимер, разработанные компаунды, а также провела начальные исследовательские испытания для различных конечных применений. По словам Рёлофа Вестербеека, директора по глобальному бизнесу, результаты были очень хорошо приняты. "PA4T поможет нашим заказчикам обеспечить более высокие эксплуатационные характеристики для применений и снизить системные затраты", - говорит он.

Имеются также достижения в области разработки смесей полимеров. Так, например, силиконосодержащее поверхностно-активное вещество Niax Y-16045 от компании Momentive Performance Materials (Уилтон, Коннектикут), представляет собой не поддающийся гидролизу силиконовый сополимер, который может быть пригоден для введения в смеси смол для производства жестких полиуретановых пенопластов. Кроме того, ожидается, что можно будет вводить шесть новых силиконосодержащих поверхностно-активных веществ Niax в составы пенопластов низкой плотности в таких применениях как обувь и автомобили.

Для осуществления замены металлических деталей пластмассовыми компанией PolyOne (Кливленд, Огайо) были разработаны две новые полимерные технологии. Эти новые технологии называются: Gravi-Tech, композиты из полимера и металла, это линия высокоэффективных альтернатив свинцу и традиционным металлам во многих нетрадиционных термопластических применениях, и Therma-Tech, компаунды с терморегуляцией, которые сочетают теплоотдачу и способность к охлаждению, свойственные металлам, со способностями термопластов уменьшать массу и снижать затраты.

При использовании целого ряда металлических наполнителей Gravi-Tech имитирует внешний вид и тактильные свойства свинца и прочих металлов, и обеспечивает конструкционную гибкость и простоту обработки термопластов. Здесь предлагаются параметры плотности по индивидуальным заказам, до 11 гм/см 3, при высоком пределе текучести, марки, соответствующие требованиям FDA для контакта с пищевыми продуктами, для упаковки лекарственных препаратов и косметики, а также эластичные составы с высокой плотностью.

Therma-Tech обеспечивает преимущества патентованной проводимой и аддитивной технологии, а также эксплуатационные характеристики избранных конструкционных термопластических смол. Компаунды продемонстрировали способность увеличивать проводимость в 50 – 100 раз по сравнению с традиционными пластмассами. По словам Крейга Никранта, вице-президента и генерального менеджера по специальным конструкционным материалам, их можно использовать для целого ряда применений с терморегуляцией.

Тем временем, Ashland Composite Polymers, одна из деловых групп Ashland Performance Materials, подразделения Ashland Inc. (Дублин, Огайо) предлагает Arotran 805,  листовой формовочный материал (SMC), который устойчив к воздействию атмосферных явлений. "Результаты проведенных нами для рецептуры Arotran 805 SMC лабораторных и внешних испытаний на погодное воздействие, показали улучшенную устойчивость к воздействию атмосферных явлений для компонентов из сформованного с окрашиванием SMC", - говорит Седрик Болл, менеджер по глобальной транспортировке компании Ashland Composite Polymers. - "Производители автомобилей и формовщики композита могут иметь значительную экономию затрат за счет использования устойчивых к воздействию ультрафиолетовых лучей и окрашенных при формовании систем. И если нет необходимости в окрашивании, то технология также является и более безвредной для окружающей среды".

В число прочих не наносящих ущерба окружающей среде смесей от Ashland входят две новые ненасыщенные полиэфирные смолы Envirez из возобновляемых источников. Смола Envirez L 86300 для общих ламинатных применений и смола Envirez 86400 INF для инфузионной технологии сочетает свойственную продуктам компании Ashland технологию рецептуры на основе биосмолы с пропандиолом Susterra1 от компании DuPont Tate Lyle BioProduct (Лоудон, Теннеси) для максимального повышения и эксплуатационных характеристик смолы, и содержания биокомпонента.

Смола Envirez L 86300, не очень опасный загрязнитель воздуха (НАР), является триксотропной, и обладает прекрасными физическими свойствами при высокой теплостойкости. Она не наносит ущерба потребителю при использовании технологий создания продукта с помощью нанесения покрытия распылением или ручного наслоения композита. Смола Envirez 86400 INF также обладает прекрасными физическими свойствами и высокой теплостойкостью, но она специально создана так, чтобы максимально усиливать смачивание при использовании инфузионной технологии.

"Поскольку потребности в зеленых продуктах выросли, вырос и спрос на смолу Envirez", - говорит Джад Смит, вице-президент компании Ashland Performance Materials, генеральный менеджер компании Ashland Composite Polymers. - "За счет включения пропандиола Susterra мы смогли расширить диапазон применений для этих смол и предложить вариант возобновляемого материала".

Компания SABIC Innovative Plastics (Питтсфилд, Массачусетс) расширила свое семейство специализированных компаундов LNP Faradex, которые способны обеспечивать лучшую защиту от электромагнитного излучения и радиочастотных помех без увеличения концентрации волокна из нержавеющей стали. Использование собственного заполнителя позволяет улучшить от природы присущий потенциал экранирования существующих концентраций и повысить модуль для получения прочных и износостойких деталей с тонкими стенками.

Пять новых компаундов являются сплавами поликарбоната и акрилнитрил бутадиенового стирола. Сюда включены три марки, в которых имеются не содержащие брома и хлора огнестойкие вещества, что обеспечивает соответствие требованиям экологических стандартов, таких как WEEE и директива RoHS, а также прочих видов экологической маркировки.

Удивительный каучук

Для обеспечения потребностей целого ряда специальных применений также разрабатываются новые рецептуры каучуков. Компания Holz Rubber Co. (Лоди, Калифорния) добавила к своему производству по формованию каучуков по индивидуальным заказам формование из фенольной смолы. Фенольные смолы завоевали всеобщее признание благодаря своей прочности и износостойкости; свойства фенольной смолы делают ее пригодной для производства многих применений. Фенолы являются результатом полимеризации между смолой и основным материалом, каковым может быть бумага, стекло и даже кевлар. Выбор используемого основного материала обусловлен тем, какое планируется применение готового продукта.

Также компания Evonik Industries (Эссен, Германия) использует коллоидальную двуокись кремния Aerosil в качестве армирующего наполнителя в применениях из силиконового каучука для улучшения механических свойств, таких как прочность на разрыв, сопротивление разрыву и прозрачность. Aerosil 200 SP и Aerosil 300 SP были созданы для того, чтобы обеспечить более высокую прозрачность при использовании в силиконовых изделиях для медицинской технологии, электроники, спортинвентаря и пищевого сектора.

Новые марки SP можно использовать в целом ряде применений, включая жидкий силиконовый каучук для изделий, изготовленных литьевым формованием, и высокотемпературный вулканизирующий силиконовый каучук, предназначенный для деталей, изготавливаемых компрессионным формованием. Материал также обеспечивает превосходные механические свойства, его можно быстро сделать гидрофобным прямо на площадке, и он легко поддается обработке при более низких температурах. В результате получается более скоростное производство и снижение энергозатрат для потребителей.

Точно так же ведутся и разработки эластомеров для удовлетворения специальных потребностей. Так, например, компания Dow Corning (Мидленд, Мичиган) представила стопроцентный фторированный жидкий силиконовый каучук Silastic. Полностью фторированный двухкомпонентный эластомер, поддающийся литьевому формованию, был предназначен для того, чтобы выдерживать все больше увеличивающуюся температуру автомобильного двигателя, соответствовать спецификациям устойчивости к воздействию топлива и масла при повышении экологической возобновляемости в процессе производства. Полученное решение сочетает простоту обработки жидкого силиконового каучука с параметрами устойчивости к воздействию тепла и топлива фторосиликонового каучука для повышения эффективности производства и эксплуатационных характеристик деталей.

Silastic обеспечивает более высокую производительность оборудования, и уменьшает количество отходов по сравнению с теми, что имеются в настоящее время при использовании высокооднородного фторосиликонового каучука. По словам Рашел Жак, лидера по автомобильному рынку компании Dow Corning, автоматизированное литьевое формование с использованием данного материала обеспечивает возможность производства сложных по конструкции, высококачественных и высокоточных деталей. Кроме того, материал способен выдерживать температуры от – 60 до 220°C, а также воздействие различных сред: топлива, химикатов, смазочных веществ и масел.

www.polymery.ru