Фтор с томской пропиской

Новая лаборатория в ТПУ

Томский политехнический университет стал победителем конкурса научных проектов Министерства науки и высшего образования РФ. По его итогам ТПУ в 2020 году получит более 30 млн рублей на создание лаборатории жидкофазного фторирования органических веществ

 Ученые-политехники будут работать над созданием научных основ импортозамещающей технологии, позволяющей получить в том числе компоненты для специализированных смазочных материалов для нужд космической промышленности и применения в условиях Арктики. Этот масштабный проект сотрудники ТПУ будут реализовывать не в одиночку, а совместно с коллегами из Москвы и Санкт-Петербурга. 

Главный научный сотрудник проекта, профессор Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Дмитрий Пашкевич и заведующий лабораторией мембранного газоразделения Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) Николай Белов, который возглавит новое подразделение, рассказали о том, каких результатов коллектив ждет от коллаборации университетской и академической науки.

Тенденции к мультидисциплинарности

— Что может дать объединение? Представители академической науки помогут разработать фундаментальные основы химических процессов, которыми мы собираемся заниматься в рамках организуемой лаборатории, а коллеги из Томска и Петербурга дадут нам инженерную базу — проектирование установок, расчет режимов ее работы и так далее, — считает Николай Белов.
В свою очередь Дмитрий Пашкевич уверен, что новый проект отвечает самым актуальным тенденциям к мультидисциплинарности, так как он объединяет усилия физиков, химиков, технологов, материаловедов, а также позволяет развивать и улучшать профессиональное общение с различными научными группами в Томске, Москве, Петербурге, Новосибирске. К работе новой лаборатории будут активно привлекаться молодые ученые — магистранты и аспиранты. Почти вся аналитическая база, необходимая для деятельности лаборатории, имеется в Томске.

— Чем силен Томский политех? Тем, что он традиционно сотрудничает с предприятиями, производящими элементный фтор, например с Сибирским химическим комбинатом. 
И мы сможем осуществлять туда трансфер технологий. Здесь объединяются специалисты в области идентификации структуры веществ, что очень важно, и усилия людей, которые знают и понимают технологию элементного фтора, умеют с ним работать. Объединение сил позволит нам достичь результата наиболее коротким путем, — говорит профессор Пашкевич.

Импортозамещение и выход на массовое производство

Участники научного коллектива рассчитывают, что основная часть измерений и опытов будет проводиться непосредственно в ТПУ. В рамках проекта будет создана новая установка?— лабораторный стенд жидкофазного фторирования. Она будет укомплектована современными приборами, например регуляторами расхода фтора и другими элементами. А для идентификации структуры получаемых веществ и их физико-химических свойств ученые планируют использовать уже существующее в университетах и институтах оборудование, в том числе и в центрах коллективного пользования.

Но что за материалы будут главным объектом исследований нового междисциплинарного научного коллектива? Речь идет в первую очередь о перфторированных полимерах. По словам Николая Белова, подобные соединения обладают уникальной комбинацией свойств: высокими химической инертностью и термической стабильностью, превосходными диэлектрическими свойствами, хорошей оптической прозрачностью и низким коэффициентом преломления и не только.

Производство гражданских фторированных продуктов — это очень большой бизнес. Однако, по словам ученых, товарная номенклатура фторполимеров относительно узка, так как их количество на порядок ниже, чем углеводородных полимеров.

— Это связано с ограниченным количеством промышленных фтормономеров, так как все современные фторполимеры производят мономерным методом. Мы предлагаем принципиально иной подход к их получению, основанный не на мономерной технологии, а на полимераналогичном превращении. Мы будем использовать уже синтезированный углеводородный полимер и обрабатывать его раствором фтора в перфторированной жидкости, заменяя водород на фтор. База углеводородных полимеров настолько широка, что мы можем, отработав технологию на конкретном примере, перейти на другие сырьевые источники. И по свойствам, и по применению получаемые материалы могут быть абсолютно разными. В наших ближайших планах?— отработка получения фторированных простых полиэфиров. Эти вещества, кроме уже упомянутых выше свойств, обладают низкой температурой стеклования и находят применение в качестве анитифрикционных компонентов в космической технике, арктических условиях и т. п. Их производство по мономерной технологии осуществляют две-три европейские и американские компании. Специалисты российской космической отрасли 
испытывают потребность в подобной отечественной продукции. Мы бы хотели эту потребность закрыть. У нас уже есть определенный задел, который позволяет надеяться на успех,?— поясняет Дмитрий Пашкевич.

Эти же фторполиэфиры можно рассматривать в качестве антифрикционных присадок, позволяющих улучшить защитные и смазочные свойства масел двигателей внутреннего сгорания, снизить расход топлива, повысить мощность, снизить температуру надежного пуска двигателя, увеличить срок его эксплуатации. Для Сибири, где бывают морозы до –40 °С и ниже, это очень актуально. Причем компоненты можно добавлять в уже существующие масла, чтобы улучшить их свойства.

— Зарубежные компании, которые сейчас являются фактически монополистами по выпуску перфторполиэфиров, могут диктовать какие угодно цены, делая бизнес не на широком производстве дешевого товара, а на узком производстве очень дорогого. И если бы кто-то смог эту монополию разрушить, то такого рода присадки могли бы стать доступны не только для спецтехники, но и для массовых автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Томский политех может стать площадкой, на которой будет разработана отечественная технология по производству такой продукции,?— говорят ученые.

Подготовила Елена Медведева