Другая растворная технология получения фторполимерных покрытий основана на использовании растворов теломеров тетрафторэтилена в жидком растворителе, например в ацетоне. Сущность метода состоит в следующем. В жидкий ацетон вводится газообразный тетрафторэтилен, и полученная система подвергается облучению γ-радиацией, в результате радиационнохимических процессов генерируются различные фторсодержащие молекулы (см. обзор Д.П. Кирюхина с соавт. в данном номере). Основными, в количественном отношении, являются теломерные образования типа CH3COCH2(CF2CF2)nH, где n = 5—6. При нанесении раствора теломеров на поверхность, ацетон испаряется и остается белый порошкообразный осадок. При нагревании осадка происходит отщепление ацетоновых концевых фрагментов, сопровождаемое образованием макромолекул, похожих на макромолекулы политетрафторэтилена, одновременно происходит расплавление порошка с формированием сплошного покрытия. Такая технология может быть использована для получения фторполимерных покрытий как на крупногабаритных изделиях, так и на мелких сыпучих продуктах. Количе-Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 3 11 ством наносимого теломера можно регулировать толщину покрытия, а температурной обработкой его качество. Покрытие хорошо наносится на поверхности любого химического состава (на металлы, керамику, стекло, древесину, полимеры, натуральные и искусственные ткани и волокна). Метод принципиально может быть использован для получения композиционных материалов на основе фторполимеров, реализация состоит в смешивании раствора теломеров тетрафторэтилена и различных наполнителей, растворимых в ацетоне.
Путем радиационных воздействий можно получать привитые фторуглеродные молекулы и фторполимеры на различных поверхностях. Суть метода состоит в образовании радикалов как на поверхности подложки, так и в прививаемых молекулах мономеров, находящихся в газообразной или жидкой фазе. Метод имеет то достоинство, что обеспечивает ковалентную связь фторсодержащих молекул покрытия с подложкой. Но он имеет и определенные сложности, поскольку прививка идет в зоне радиационного облучения, что ограничивает размеры обрабатываемых объектов и требуется соблюдение мер безопасности. Перспективным представляется сочетание различных технологий нанесения фторполимерных покрытий, в котором радиационно-прививочная технология создавала бы первый слой, прочно связанный с подложкой, на который будут наноситься последующие слои фторполимеров.
Интересным и перспективным подходом к созданию фторполимерных материалов является модифицирование углеводородных полимеров и изделий из них путем прямого фторирования газообразными продуктами. Поскольку многие позитивные качества фторполимеров «работают» как поверхностные, разумно иметь гибридный материал, объем которого состоит из углеводородных полимеров, а поверхностный слой — фторполимерный. В этом случае решается экономическая проблема — используется изделие из менее дорогих углеводородных полимеров с приданием поверхности свойств, характерных дорогостоящим фторполимерам. Достоинство метода состоит в технологической управляемости процесса образования поверхностной пленки за счет вариации состава и давления газовой среды, продолжительности фторирования. Можно регулировать толщину слоя, его сплошность, гидрофильные, гидрофобные свойства поверхности, газопроницаемость полимерных изделий. В настоящее время показана применимость метода ко многим типам полимеров и эластомеров. Технология получения гибридных материалов доведена до промышленного применения, в частности, организовано малое инновационное предприятие «Интерфтор» (г. Томск) для реализации процесса фторирования полимерных пленок с целью повышения их адгезионных свойств.
В подавляющем большинстве фторполимеры используются как конструкционные, протекторные, трибологические материалы, в меньшей степени как функциональные, за исключением применения в качестве электроизоляционных материалов, однако это направление заслуживает большего внимания и требует проведения более интенсивных исследований как в фундаментальном, так и прикладном отношении. Некоторые вопросы, касающиеся таких исследований, затронуты в обзоре К.П. Гриценко, приведенном в данном номере.
Консорциум как новая форма взаимодействия исследователей и производителей фторполимеров Надо признать, что в последние десятилетия ситуация в отечественной фторполимерной химии и производстве фторполимеров изменилась в худшую сторону: сильно «ослабли» отраслевые институты, успешно работавшие в этой области, уменьшился объем научноисследовательских работ. Уходит старшее поколение исследователей — носителей опыта, знаний и культуры фторполимерного производства и материаловедения, все это на фоне спада интереса молодежи к научной деятельности и промышленному производству. Во многом такая ситуация обусловлена системным кризисом, имевшим место в стране, приведшим к уменьшению спроса на новые фторполимерные продукты в отечественной экономике. Прежде всего это коснулось предприятий оборонного комплекса — основного потребителя высокотехнологичной продукции. Отечественные производители фторполимеров стали ориентироваться на экспорт продукции, однако зарубежный рынок высокотехнологичных продуктов, включая химические, сильно структурирован, и выйти на него очень сложно. По этой причине основными продуктами экспорта стали материалы невысокой стоимости. Производители фторполимеров, работавшие в условиях монополизма на отечественном рынке, столкнулись с конкуренцией не только за рубежом, но и внутри страны. Ужесточение конкуренции на рынке фторопластов потребовало изменения коммерческой политики основных производителей, совершенствование структуры сбыта. Было создано ООО «ДЕВЯТЫЙ элемент», обеспечивающее продвижение продуктов на рынок. В принципе эта структура может быть дилером малых инновационных предприятий, производящих фторполимерные продукты, поскольку у них возникают большие маркетинговые проблемы при продвижении продукта в силу ограничения их возможностей.
Появилась необходимость в новых формах взаимодействия производственных и коммерческих структур с научными организациями, а также потребовались иные подходы к кооперации самих исследователей. Возможной формой кооперации научных и производственных структур может быть консорциум — организационная форма временного объединения независимых предприятий и организаций с целью координации их предпринимательской деятельности. Внутри консорциума роли распределяются таким образом, чтобы каждый участник работал в той сфере деятельности, где он достиг наивысшего технического уровня при наименьших издержках.
С целью повышения эффективности фундаментальных и прикладных исследований в российских научных организациях в области фторполимерных материалов, технологии их производства и практического примене-В. М. Бузник 12ния по инициативе ряда академических институтов был создан Консорциум «Фторполимерные материалы и нанотехнологии». Консорциум призван содействовать подготовке специалистов по химии фторполимеров в отечественных университетах, инновационной деятельности научных организаций, работающих в области фторполимеров, и установлению контактов исследователей с промышленными предприятиями и деловыми кругами.
Деятельность Консорциума определяется широким кругом задач:
— проведение совместных исследований по синтезу, модифицированию, применению фторполимерных материалов, а также изучение их свойств, строения и применения; результаты совместных исследований публикуются в научных журналах, трудах конференций, обзорах, монографиях;
— координация действий участников по инновационной реализации результатов научно-технической деятельности, включая содействие в организации малых инновационных предприятий и выпуску высокотехнологичной продукции;
— содействие в получении участниками Консорциума патентов, ноу-хау по результатам исследований;
— совместное участие в конкурсах инновационных и инициативных проектов для получения финансирования на проведение исследовательской и инновационной деятельности;
— пропаганда и популяризация фторполимерного материаловедения, химии фторполимеров и самого Консорциума;
— содействие в подготовке молодых специалистов в университетах по профилю Консорциума и их привлечение к исследовательской работе;
— обеспечение взаимодействия академических организаций с промышленными и деловыми структурами, отраслевыми институтами России и зарубежья, работающими в области фторполимерных материалов и технологий;
— проведение научно-организационных мероприятий (семинаров, конференций, симпозиумов, круглых столов и т.д.).
Учредителями Консорциума стали: Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва); Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка); Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (г. Москва);
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (г. Москва); Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (г. Москва); Институт энергетических проблем химической физики РАН (г. Черноголовка); ФГУП ГНЦ «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», ВИАМ (г. Москва). Впоследствии в состав Консорциума вошли: Институт химии ДВО РАН (г. Владивосток); Институт механики металлополимерных систем Национальной академии наук Республики Беларусь (г. Гомель); компания ООО «ДЕВЯТЫЙ элемент». В состав Консорциума входят академические и отраслевые институты, а также основные производители отечественной фторполимерной продукции и их коммерческие организации, это обеспечивает повседневный контакт между производителями, коммерсантами и исследователями, а также облегчает форму их взаимодействия.