Темпы строительства и реконструкции дорог в России последние годы держатся на рекордном уровне. В 2023 г., как сообщал премьер-министр Михаил Мишустин, этот показатель превысил 650 км, что втрое выше, чем в 2022 г. Согласно пятилетнему плану дорожного строительства, утвержденному правительством в конце декабря 2023 г., до 2028 г. в России будет введено более 2,1 тыс. км новых автодорог. Это стимулирует развитие сектора полимерных материалов, используемых в дорожном строительстве и не только.
Что такое ТЭП
Речь прежде всего идет о ТЭП (иначе – термопластичных эластомерах, thermoplastic elastomers, TPE) – уникальных полимерных материалах, объединяющих в себе совершенно разные свойства. Так, они сохраняют эластичность при низких температурах, но не требуют вулканизации, как каучуки, обладая тем не менее при обычных температурах свойствами вулканизованных резин. Их переработка осуществляется, так же, как и обычных термопластов и теми же методами Эти материалы обладают высокой УФ-стойкостью, что значительно увеличивает срок службы изделий, устойчивы ко многим химическим веществам, включая слабые кислоты, соли, щелочи, спирты и бензин.
Откуда есть пошли ТЭП
Разработка ТЭП пришлась, как известно, на 1950-е гг. Одними из первых разработчиков этих материалов были американский химический гигант DuPont, немецкие Bayer и Uniroyal. В качестве жесткого блока в ранних работах использовался полиэтилентерефталат. Однако более интересными по свойствам и перспективными с точки зрения коммерческого использования в качестве ТЭП оказались исследованные далее полиэфир-эфирные блок-сополимеры на основе полибутилентерефталата. Промышленно термопластичные полиэфирные эластомеры выпускаются с 1971 г. (материал Hytrel компании DuPont). Но изначально использование ТЭП было ограничено высокой стоимостью производства, так что в первые годы продукт по этой причине был не востребован на рынке.
В настоящее время производится шесть основных групп ТЭП:
- стирольные блок-сополимеры;
- полиолефиновые смеси;
- эластомерные сплавы;
- термопластичные полиуретаны;
- термопластичные сополиэфиры;
- термопластичные полиамиды.
«Это материалы, сочетающие свойства вулканизованных каучуков со свойствами термопластов, т.е., обладая эластичностью, они могут перерабатываться на стандартном оборудовании, как обычные термопласты, методами экструзии, литья под давлением, термоформования»
поясняет руководитель направления консалтинга NEFT Research Александр Котов.
Крупнейшим в России производителем ТЭП является СИБУР, синтезирующий СБС-полимеры (рис. 1). Как указывает Александр Котов, компания выпускает ТЭП на мощностях своих заводов «Воронежсинтезкаучук» и «Нижнекамскнефтехим». Общий объем производства на этих двух заводах составил в 2023 г. около 150 тыс. т (рост на 42 % по сравнению с прошлым годом) , из которых на воронежскую площадку пришлось 125 тыс. т. Из этого объема поставки на внутренний рынок составили порядка 90 тыс. т (рост почти в 3 раза за 10 лет), а 60 тыс. т было экспортировано, указывает эксперт. В СИБУРе пояснили, что рост продаж обусловлен в том числе высоким спросом отечественных переработчиков и проектами импортозамещения конечной продукции.
Применение ТЭП
Одной из основных сфер применения ТЭП является дорожное строительство. В основном, там используются бутадиен-стирольные ТЭП (СБС-полимеры). Они добавляются в битум для получения полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), которые входят в состав верхнего слоя дорожного покрытия. Их использование повышает прочность, сдвигоустойчивость дорожного полотна, препятствует образованию на нем трещин, а также продлевает жизнь покрытия в условиях «агрессивных» температур, что особенно актуально для России с ее температурными перепадами до 80 °С и более. При этом срок службы дорожного покрытия увеличивается в 2–3 раза. Кроме того, такое дорожное покрытие уменьшает износ шин на 10–20 % и уменьшает шум при движении автотранспорта. Важным является и то обстоятельство, что удорожание дорожного строительства с применением ПБВ составляет не более 1 %, а затраты окупаются менее чем за 3 года эксплуатации. Эти преимущества давно стали очевидными для всего мира. В Канаде, которая расположена в природно-климатических условиях, сходных с российскими, применение этого материала в дорожном строительстве составляет около 30 %, на Аляске – 48 %, в среднем по Европе – 20 %, а в Китае – 15 %. Рост применения СБС особенно важен на фоне масштабной программы обновления и строительства новых автодорог в России, отмечают в СИБУРе.
По данным NEFT Research, производство ПБВ с применением ТЭП в России увеличилось с 450 тыс. т в 2019 г. до почти 1,2 млн т в 2023 г. И, по прогнозам их производителей – крупнейших нефтекомпаний – этот сегмент продолжит активно расти. При сохранении динамики дорожного строительства объемы производства ПБВ подскочат более чем на 50 % – до 1,7 млн. т, заявил руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти» Дмитрий Орлов. Он напомнил, что еще в 2010 г. выпуск модифицированного битума составлял менее 30 тыс. т. То есть к 2024 г. этот показатель вырос в 40 раз. По данным компании, Россия на данный момент занимает около 8 % глобального рынка ПБВ, что для такой специализированной сферы является значительной долей. В самой России за последние 13 лет применения ПБВ выпуск модифицированных вяжущих увеличился до 15 % в общей доле битумных материалов, указывают в СИБУРе.
В конце июля нефтехимическая компания и Ассоциация производителей и потребителей асфальтобетонных смесей «Росасфальт» заключили соглашение о сотрудничестве для расширения применения полимерных материалов в дорожном строительстве. При этом линейки материалов для строительства с применением полимеров постоянно расширяются, отмечают в нефтяных и нефтехимических компаниях. В «Газпром нефти» сообщили, что в портфеле компании больше 300 наименований битумных материалов с разными свойствами для конкретных условий – с учетом региона, специфики климата, нагрузки на дорожное полотно. Также у компании есть собственное предприятие по строительству дорог, с помощью которого она оперативно апробирует и дорабатывает рецептуры битумных материалов и дорожно-строительных технологий. Так, например, был выпущен специализированный гранулят на основе битумного вяжущего и вторичной целлюлозы, который скрепляет компоненты асфальтобетонной смеси и предотвращает образование колеи. Как сообщил Дмитрий Орлов, сейчас «Газпром нефть» работает над расширением продуктовой корзины материалами с использованием вторичного сырья. Например, в этом году компания реализовала пилотный проект вовлечения отработанных масел в производство пластификатора – ключевого компонента ПБВ.
Ведут разработки в этой области и в «Роснефти». Специалисты научного института компании в Новокуйбышевске создали новый вид модифицированного битума, который выдерживает повышенные транспортные нагрузки и может эксплуатироваться при температуре от +40 до –50 °С.
«Нагрузки, которые может выдерживать новый битум, сопоставимы с давлением 40-тонной фуры, останавливающейся перед перекрестком»
говорят в компании.
Там поясняли, что такой битум не только обладает повышенными эксплуатационными свойствами, но и придает дорожному полотну необходимую эластичность для предотвращения сезонных деформаций. В компании пояснили, что разработанная технология модификации битума может быть внедрена без значительных капиталовложений на любой производственной площадке, а стоимость производства благодаря ей снижается на 10–15 %.
Разумеется, применение ТЭП не ограничивается дорожным строительством. Эти полимерные материалы используются также в автомобильной, кабельной, электротехнической, обувной и других отраслях промышленности, а также в производстве товаров народного потребления, отмечает Александр Котов (рис. 2). При этом, благодаря отсутствию необходимости в вулканизации, ТЭП могут многократно перерабатываться повторно. Они не образуют токсичных соединений, не выделяют вредных веществ и не имеют запаха.
В СИБУРе поясняют, что бутадиен-стирольные ТЭП разветвленной структуры используются для модификации кровельных материалов для улучшения их гибкости и морозостойкости. Также СБС-полимеры применяют как ключевой компонент для производства обувных подошв, в компаундах для производства потребительских товаров (игрушки, шланги и т.д.), в клеях (мебель, асептическая упаковка, липкие ленты и этикетки, полиграфия и др.). Существенно расширяет области их применения то, что ТЭП безопасны для контакта с пищевыми продуктами и водой.
Научный блок СИБУРа разработал собственную технологию производства н-бутиллития, который является инициатором реакции полимеризации и незаменимым компонентом в технологической цепочке выпуска ТЭП. Сейчас компания изучает возможность строительства собственной мощности по производству н-бутиллития, который сможет с запасом удовлетворить потребности страны в этом продукте специальной химии и обеспечить технологическую защищенность производственных цепочек отечественных переработчиков.
Кроме того, СИБУР прорабатывает проект первой в России и странах СНГ мощности по производству СЭБС (стирол-этилен-бутилен-стирол), ТЭП нового поколения с улучшенными свойствами по ряду характеристик. Параметры проекта подразумевают возможность обеспечить потребности российского рынка в том числе с учетом перспективного роста спроса. Этот продукт уже востребован в сегментах строительства (кабели, уплотнители), потребительских товаров (игрушки, поливочные шланги) и транспорта (автоковрики, уплотнители), но до сих пор в России не производился.
Перспективы
«СИБУР видит перед собой задачу дальнейшего комплексного развития каждой из отраслей применения полимерных материалов. Россия имеет высокий потенциал роста использования полимерной продукции: хотя за последние 5 лет потребление полимеров на душу населения выросло примерно на 50 %, оно все еще далеко отстает от уровня Европы и США»
говорят в компании.
Отчитывался об активной разработке новых видов продукции на базе ТЭП и один из крупнейших в России производителей полимерных компаундов – НПП «ПОЛИПЛАСТИК». Специалисты научно-производственного предприятия разработали среди прочего более 10 материалов на основе ТЭП, три из которых не имеют аналогов в России (рис. 3). Их используют при производстве приборных панелей автомобилей, направляющих подушек безопасности и двухкомпонентных рукояток электроинструмента. Компания планирует выпускать до 8 тыс. т продукции в год при выходе проекта на полную мощность, сообщил министр правительства Москвы, руководитель департамента инвестиционной и промышленной политики Владислав Овчинский.
По словам главы НПП Александра Павлова, быстрому развитию проекта по выпуску ТЭП способствовали многократно выросшие запросы рынка на разработку и внедрение российских материалов на основе этих полимерных материалов. В настоящее время уже заключен контракт на поставку специализированной линии, которая позволит производить все виды материалов на основе ТЭП, востребованных российской промышленностью, говорит он.
Александр Котов, в свою очередь, не сомневается, что в средне- и долгосрочной перспективе будет происходить дальнейшее развитие внутреннего рынка ТЭП, в том числе за счет дальнейшего роста потребления этих материалов в дорожном строительстве и производстве кровельных и гидроизоляционных материалов.
В частности, рост спроса на ТЭП в дорожном строительстве во многом обеспечивается в рамках реализации нацпроекта «Безопасные и качественные дороги», напоминает эксперт.
Подготовил Р. Б. Палыга
Thermoplastic Elastomers Flexibly Respond to Industry Demands
The use of thermoplastic elastomers (TPE) is rapidly expanding in Russia. Due to the unique combination of technological and operational properties, they have become indispensable in road construction, the automotive industry and in the production of consumer goods. Experts are confident that the production of TPE, which has jumped 40 times over the past 13 years, will continue to grow due to active demand.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 10 (305) 2024 г., с. 42-46.
