Ученый Института механики металлополимерных систем имени В. А. Белого НАН Беларуси разработал уникальный материал, аналогов которому нет в СНГ

Юрий Михайлович ступил на научную стезю в 1995 году, когда после окончания химико-биологического факультета Брестского педагогического института пришел в институт имени В. А. Белого. Степан Песецкий, который в то время занимал должность заведующего лабораторией, сразу поручил новому сотруднику ответственную задачу: сделать так, чтобы полимеры широко использовались в промышленности. Материалы высокотехнологичные и позволяют изготавливать детали высокой прочности при минимальных энергозатратах.

– Первое, что пришло на ум, – смешать два-три полимера. Это самый экономически выгодный и быстрый путь получения нового материала, – рассказал Юрий Михайлович. – В Беларуси производят три вида полимеров: полиамиды, полиэтилен и полиэфир, поэтому исследования основывались именно на них – хотелось, чтобы разработка была на 100% отечественной. За основу взял полиамиды (прочные, но с низкой стойкостью к удару) и поли­этилен (ударостойкий, но легкоразрушаемый). Показалось привлекательной идея их смешать и получить новый материал, сочетающий в себе лучшие качества обоих компонентов. Но возникла трудность – они не способны взаимодействовать друг с другом на макромолекулярном уровне.

Чтобы смешение удалось, требовалось сделать так, чтобы в структуре полиэтиленов появились реакционноспособные группы, которые могли бы взаимодействовать с группами полиамида.

– Степан Степанович мне тогда сказал: «Никаких пробирок и колб, только промышленная технология! Наши производства будут работать с объемами в десятки и сотни тысяч тонн, и на одну пробирку тратить время не станут», – вспоминает ученый.

Были перепробованы разные технологии, думали даже приобрести химический реактор, но он оказался слишком дорогим. И тут появилась мысль: попробовать использовать имеющийся у института экструдер – технологическое оборудование с обогреваемым цилиндром, в котором расплавляются и перемешиваются полимеры, а затем формуются в зависимости от установленной насадки в различные изделия (гранулы, волокна, листы либо трубки).

– Экструдер на территории постсоветского пространства еще никто и никогда не использовал в качестве химического реактора для введения реакционноспособных групп в молекулярную структуру поли­этилена и родственных ему полиолефинов, – подчеркнул Юрий Кривогуз. – Важно было определить важнейшие параметры, которые бы позволили управлять структурой и свойствами получаемых материалов. Процесс оказался долгим – первые положительные практические результаты появились через пять лет. Технология стала уникальной и получила название реакционная экструзия, а материал – функционализированные полиолефины.

К слову, исследование позволило создать на базе функционализированных полиолефинов и другие продукты: модифицирующие добавки, которые не только позволили соединять полимеры, но и улучшать их свойства, делая более износостойкими, ударопрочными и клейкими. Например, если без модификаторов полиамид выдерживал удар, равный приземлению 700 килограммов на один квадратный метр, то с ними – уже семь тонн.

Несмотря на то что новый материал стал прорывным и уникальным в своей области, промышленные предприятия поначалу скептически к нему отнеслись. Предпочитали использовать иностранные аналоги. Но шло время, и становилось ясно: наше – гомельское – не только в разы лучше по качеству, но и служит гораздо дольше.

Мощности института позволяют производить несколько сотен тонн новой смеси в год. Когда поступает заказ на тысячу тонн и более, процесс изготовления перемещается на химические предприятия страны. Конечно, рецептура полностью не раскрывается: институт поставляет необходимую добавку, а на предприятиях ее добавляют в необходимое количество полимеров. На выходе получается требуемый объем смесевого композита.

Полученный материал используется в промышленности для изготовления многих деталей. Например, МТЗ делает около 20 наименований изделий, в том числе приборные панели, решетки радиатора, втулки тормозных цилиндров. В числе партнеров также значатся «Гомсельмаш», БелАЗ, российский «АвтоВАЗ». В ближайшее время список пополнит и МАЗ.

– Результаты легли в основу докторской диссертации, которую недавно успешно защитил, – подытожил Юрий Михайлович. – На печатное оформление ушло три года. Я не только расписал всю практическую значимость полиолефинов, раскрыл их структуру и свойства, но и сделал акцент на необходимость их модификации. Без этого композиционные материалы не смогут быть максимально качественными и конкурентоспособными.

Исследования на этом не заканчиваются. Уже есть задумка наносить на изделия из композитов, содержащие функционализированные полиолефины, защитный слой. Тогда их не прожжет даже серная кислота.