Лён и конопля: химическое будущее русских волокон

Совсем недавно своё 70‑летие отметил профессор, доктор технических наук, заведующий лабораторией Института химии растворов РАН Андрей Павлович Морыганов. Наш корреспондент Владимир Юданов побывал в Иваново, встретился с заслуженным учёным и делится своими размышлениями о востребованности научных разработок в отечественном легпроме.

Представьте льняную ткань, подобную отборным шерстяным полотнам, плотную и мягкую, немнущуюся и хорошо окрашиваемую самым широким спектром красителей. Представьте тончайший льняной батист, блестящий и полупрозрачный, ничуть не уступающий образцам французского и бельгийского batiste. Представьте защитный костюм пожарного из лёгкой и мягкой льняной ткани, вовсе не напоминающий парусиновую робу и обладающий существенно лучшими антипиреновыми характеристиками. Представьте льняные бинты и стельки, обладающие высочайшими прочностными характеристиками и возможностью введения и длительного сохранения бактерицидных и лечебных препаратов. Представьте, наконец, родную российскую денежную купюру, выполненную из льноцеллюлозы, отличающуюся повышенными прочностными свойствами, защищённую от истирания и приятную на ощупь.

«Синий лён» в сером колорите

Перечисленные выше образцы использования целлюлозы и готовой пряжи, нитей и тканей из льна демонстрирует мне профессор, доктор технических наук, заведующий лабораторией Института химии растворов РАН Андрей Павлович Морыганов. Его 70‑летие и 43 года успешной научной деятельности отмечали недавно в Иванове. Можно было бы только порадоваться столь долгой и плодотворной работе учёного и созданной им научной школы, если бы не одно существенное «но». Многочисленные открытия, уникальные технологии, российские и международные патенты, успешно апробированные некогда целым рядом российских текстильных предприятий, ныне маловостребованы.

Российский потребитель любит лён, но, пожалуй, на генетическом, наследственном а не на потребительском уровне. Нас тянет к рустикальным, холстоподобным полотнам, которые отлично смотрятся в виде скатертей и салфеток на самой высокотехнологичной кухне. А вот «домотканость» и естественная окрашенность в рубашках и платьях может быть и приятна глазу, но для современной динамичной моды не очень походит. Льняное постельное бельё имеет приятный текстурированный внешний вид, холодит в жару, радует бактерицидными свойствами и гигроскопичностью, но легко сминается, плохо поддаётся глажке и не так комфортно, как шёлковое и хлопковое. Таковы реалии российской и белорусской льняной продукции — в то время как европейский, особенно французский и итальянский, домашний и одёжный льняной текстиль давно преодолел все противоречия льна. Льняная пряжа лучших европейских производителей имеет высокую прочность, гибкость, тонину, блеск, эластичность, мягкость, чистоту, у неё отменная прядильная способность и окрашиваемость. Соответственно, ткани и изделия из еврольна успешно конкурируют с хлопковыми и шёлковыми, а в смесях не уступают лучшим шерстяным.

Объём мирового рынка льна и изделий из него в 2021 году составил 719,3 млн долларов. По мнению экспертов, к 2031 году рынок достигнет 2,17 млрд долларов, при этом темпы роста составят около 11,2% в год. Дальнейший спрос будут подстёгивать новые тенденции потребления, запрос на «натуральные», «биологически разлагаемые», «зелёные», «органические», «климатически нейтральные» и иные подобного рода изделия и товары.

В постсоветскую эпоху лён в России почти перестали возделывать. И хотя несколько лет назад к этой уникальной культуре вновь начал появляться интерес, реанимации отрасли не произошло. Если в 2000 году в России было произведено 48 тысяч тонн льноволокна, то в последние годы эти объёмы не превышали 30 тысяч тонн. В настоящее время крупнейшими мировыми игроками в области выращивания льна, изготовления льняного волокна и изделий из него являются Франция, Белоруссия, Бельгия, Нидерланды и Египет. Китай, недавно входивший в топ-10 крупнейших производителей льноволокна, практически полностью отказался от его производства, однако ныне является мировым лидером по закупкам льноволокна.

В России спрос на лён от текстильщиков длительное время падал и сельхозпроизводители вынужденно переориентировались на короткое волокно с более широким спектром применения: производство целлюлозы, медицинских бинтов, бумаги, композиционных и строительных материалов. В то же время вопрос возрождения льноводства и переработки льна как традиционного сегмента российского рынка периодически поднимается в льноводческих регионах. Задачу развития отрасли поставил президент Российской Федерации Владимир Путин на совещании по развитию сельского хозяйства Центрального Нечерноземья в июле 2016 года.

В общем, при наличии подходящих климатических условий, огромных посевных площадей, издавна известных сельскохозяйственных технологий возрождение льноводства — дело вполне реальное, а в условиях сокращения импорта хлопка и синтетической пряжи, пожалуй, необходимое.

И здесь тот случай, когда технологии переработки и передовые химические вещества для придания льноволокну современных потребительских свойств уже есть, причём по весьма широкому спектру продукции!

Коллекции в серию не пошли

Профессор А. П. Морыганов рассказывает о невероятных возможностях обработки льна, открытых возглавляемой им лабораторией и в некоторых случаях доведённых до промышленного производства.
— С конца 1990‑х годов лаборатория занималась исследованием химических и структурных превращений льняной целлюлозы в щелочно-восстановительных и щелочно-окислительных системах. Отсюда родилось и главное направление прикладных исследований: разработка методов механохимической модификации короткого льноволокна для получения волокнистых материалов с заданными свойствами для производства широкого ассортимента изделий бытового, технического и медицинского назначения. В первой половине 2000‑х годов был получен (частично в лабораторных, а частично — и в производственных условиях) целый комплекс новых продуктов из низкономерного льноволокна. Это и модифицированное льноволокно природного серого цвета или окрашенное для получения смесовой пряжи и льносодержащих тканей постельного, одёжного и сорочечного ассортимента или трикотажных изделий, и отбелённое волокно для получения различных медицинских материалов, и технические изделия со специальными свойствами, и, наконец, целлюлоза для получения продукции двойного назначения. Именно в те годы на наш институт вышли представители Гознака, и мы по договору с ним получили опытную партию льноцеллюлозы, из которой на предприятии Гознака была изготовлена партия купюр, отличавшихся повышенными прочностными свойствами.

Я рассматриваю образцы тканей, полученных из льноволокна, модифицированного по механохимическим технологиям, разработанным в лаборатории профессора Морыганова. Отличные, мягкие, немнущиеся, интересно окрашенные ткани с превосходной текстурой! Чистольняные и смесовые с хлопком, вискозой, шерстью, полиэфиром. Из этих тканей студентами и преподавателями кафедры дизайна Ивановской государственной текстильной академии и ивановскими модельерами были разработаны коллекции одежды, завоевавшие множество наград на «Текстильных салонах» в Иваново и Плёсе, проходивших под председательством Вячеслава Зайцева, а также на выставках-показах в Санкт-Петербурге, Белоруссии и Китае. На вопрос, удалось ли масштабировать такие технологии и какие предприятия внедрили их у себя, следует скорбный перечень текстильных фабрик, закрывшихся в 2000‑х и 2010‑х годах.

— Мы плодотворно работали с Шуйской суконной фабрикой, где вышли на производство опытно-промышленных партий механохимически модифицированного льноволокна и льношерстяных тканей на его основе. Готовился договор с Германией на масштабный экспорт таких тканей. Однако банкротство и прекращение существования Ивановского камвольного комбината, структурным подразделением которого являлась Шуйская суконная фабрика, не позволило реализовать эти планы.

Лён против ковида и рака

Несколько лучше обстоит дело с медицинской продукцией на основе отбелённого льноволокна. В середине нулевых годов по госконтрактам ИХР РАН с Главным военно-медицинским управлением Минобороны РФ были разработаны несколько модификаций хирургической льноваты и антимикробные перевязочные средства на основе отбелённого высокосорбционного льноволокна. Все эти изделия прошли полный цикл необходимых испытаний, государственную регистрацию, разрешены к промышленному производству и медицинскому применению, рекомендованы для принятия на обеспечение лечебных учреждений Минобороны РФ. Институтом было заключено несколько лицензионных договоров, и в 2011 году впервые в России было построено и введено в эксплуатацию в г. Калачинске (Омская область) предприятие по производству отбелённого льноволокна и льноваты — завод «ЛенОм». В 2013 году по лицензионному договору с ИХР было запущено ещё одно предприятие по производству отбелённого льноволокна и льноваты — «АПК «Вологодчина» в посёлке Шексна Вологодской области.

Высокоэффективная инновационная продукция, разработанная профессором Морыгановым и его соратниками и учениками, была отмечена Гран-при Московского между­народного салона инноваций и инвестиций в 2007 году. В 2012 году ИХР РАН получил премию Правительства РФ в области науки и техники за комплексную работу «Разработка и промышленное освоение эффективных технологий производства инновационной продукции текстильного, медицинского и технического назначения из отечественного низкономерного лубоволокнистого сырья».

В 2020‑х годах лаборатория Морыганова развернула широкую научно-практическую деятельность по созданию различных медицинских изделий из модифицированных льноволокон. В частности, были получены биологически активные текстильные материалы из целлюлозных и синтетических волокон с использованием композиций на основе наночастиц серебра. Ивановские учёные разработали экономичный и легкореализуемый способ синтеза таких композиций и нанесения их на ткани, нетканые полотна, готовые изделия. Полученные в полупромышленных условиях (совместно с предприятием «Спецтекстиль») материалы показали высокую биологическую активность. Они полностью подавляли действие не только микробов и грибков, но и вирусов, в том числе печально актуальный SARS-CoV-2.

— Разумеется, мы пытались предлагать такие биоактивные материалы в качестве активного слоя антимикробных и антивирусных повязок или перевязочных средств, но проведение полного цикла требуемых медицинских испытаний для такого применения не удалось: сказалось отсутствие, в отличие от 2000‑х годов, такого мощного ресурса, как Главное военно-медицинское управление Минобороны РФ. Вместе с тем к настоящему времени благодаря усилиям директора ИХР М. Г. Киселёва удалось найти предприятие, которое сумело организовать требуемые испытания, и наши опытные образцы перевязочных средств успешно их прошли. Это открывает перспективы использования биологически активных текстильных материалов, модифицированных композициями на основе наночастиц серебра для различных медицинских целей. Кроме того, из таких материалов возможно изготовление антимикробной защитной одежды, салфеток, нательного и постельного белья для больниц, антимикробных мебельных тканей, лечебных носков и т. д.

Впрочем, уникальные свойства модифицированного льноволокна всё же находят применение в российской медицине. По договорам с московским предприятием «Колетекс», занимающимся более 30 лет разработкой и производством лечебного медтекстиля, и в рамках госпрограммы по новым медицинским технологиям, в лаборатории А. П. Морыганова были созданы формоустойчивые альгинат-хитозановые матрицы на различных текстильных материалах для пролонгированного высвобождения лекарственных препаратов. Полученные лечебные изделия прошли полный цикл испытаний в трёх ведущих онкологических центрах Москвы и Санкт-Петербурга, сертифицированы и стали успешно применяться для лечения некоторых видов рака.

Негорючая конопля

В лаборатории А. П. Морыганова разработаны эффективные композиционные биологически активные составы, придающие льноматериалам противогнилостные и фунгицидные свойства. Созданы технологии нанесения таких составов на текстильные материалы (это стало предметом кандидатской диссертации Павла Морыганова-младшего). Биостойкие льноволокна использовались на предприятии «Балаковорезинотехника» (Саратовская область) при изготовлении льносодержащих нетканых полотен и формопрессованных элементов конструкций автомобилей.

Совместно с ООО «Наукоёмкие технологии» (г. Балашиха Московской обл.) был разработан многослойный теплошумоизоляционный материал для вагоностроения. В его основе огнебиозащищённое льнополиэфирное нетканое полотно, включающее алюминиевую фольгу. Материал обладает высоким коэффициентом звукопоглощения, а по объёму, скорости и токсичности выделяемых при горении газообразных продуктов в разы превосходит широко применяемый импортный огнезащитный нетканый материал «огнетекс» и отечественную теплостойкую стеклоткань ТАФ-3. При этом стоимость его значительно ниже аналогов. С использованием разработанных огнебиозащищённых элементов мягкой мебели (обивочная декоративная хлопкополиэфирная ткань, прослойка из нетканого льносодержащего полотна и вкладыш из поролона) созданы матрасы с высокими противопожарными показателями для пассажирских вагонов нового поколения.

Лаборатория профессора Морыганова получила интересные результаты по модификации конопляного волокна. Интерес к этому виду отечественного целлюлозного волокна, особенно проявившийся в последние 8‑10 лет в связи с дефицитом хлопка, обусловлен возможностью массового выращивания безканнабионидного конопляного волокна в различных регионах России и в три раза большей его урожайностью в сравнении со льноволокном. Ивановцы доказали возможность удаления механохимическим способом большей части примесей, гидрофилизации и утонения конопляного волокна, а также его экономичного крашения. Это делает его пригодным для дальнейшего прядения (в смеси с хлопком, льном, полиэфиром). Полученные материалы можно использовать для производства широкого ассортимента одежды, домашнего текстиля и технических изделий. А обработка этого волокна антипиренами позволяет получить даже более высокие огне- и термозащитные свойства, чем у модифицированного льноволокна.

Найти место в мегапроекте

Институт химии растворов и его лаборатория под руководством профессора Морыганова продолжают свои разносторонние и чрезвычайно полезные исследования. Андрей Павлович в разговоре не раз отмечал, что все разработки, получившие промышленное внедрение или прошедшие успешные производственные испытания, осуществлялись с привлечением профессионалов-смежников из НИИНМ (г. Серпухов), ИГТА, ИГМА, Института хирургии им. А. В. Вишневского (Москва), компании «Роско» (Иваново), «Наукоёмкие технологии» (г. Балашиха), ряда промышленных производств и специализированных малых предприятий.

К сожалению, в последнее десятилетие стало кратно меньше контрактов, да что там — простых запросов на научные исследования от промышленных предприятий. Причины известны: распад текстильного производства как отрасли, увлечение сохранившихся текстильных предприятий импортными технологиями и химическими продуктами. Сегодня, когда в результате комплексных санкций стран Запада Россия в одночасье лишилась и передовых химических волокон, и продуктов мало- и среднетоннажной химии, надо бы оборотиться к российским наработкам. Но уцелевшие текстильщики упорно ищут — теперь уже в Центральной и Юго-Восточной Азии — продукты текстильной химии: как некогда сказал А. С. Грибоедов, «числом поболее, ценою подешевле».

Министерство промышленности и торговли России готовит и планирует в начале 2024 года утвердить у руководства страны мегапроект «Импортозамещение критической химической продукции». Речь идёт о создании сети химических производств или, как говорят в Минпромторге, «экосистемы технологического развития химической промышленности». Кажется, мы возвращаемся к принципам, по которым в 1960‑1970‑х годах строилась советская Большая Химия: создание производственных цепочек от месторождений нефти и газа через наращивание технологических переделов до производителей готовой продукции, в том числе смежных отраслей.

В этих планах особое место уделяется науке — от академических институтов и вузовских лабораторий до научно-технологических центров крупных корпораций. Государство готово поддержать весомым бюджетным рублём каждое звено таких цепочек. Возникает закономерный вопрос: есть ли в этих цепочках предприятия легпрома? И готовы ли они предложить — в лице своих бизнес-объединений — стратегию использования уже прошедших испытания и порой внедрение отечественных технологий в области текстильной химии? Если таковое стремление есть, то ивановский Институт химии растворов и его лаборатории готовы предоставить свои суперсовременные наработки для масштабирования как в рамках отдельных фабрик, так и для легпрома в целом.

Морыгановы: династия химиков-текстильщиков

Павел Васильевич Морыганов (1899–1970) родился в селе Парахине Ивановской губернии. Старательный ученик церковно-приходской школы, Павел Морыганов получил стипендию Льва Толстого для одарённых деревенских детей, что позволило оплатить обучение в Кинешемском реальном училище. В 17 лет крестьянский сын стал уважаемым на селе учителем. Был одним из первых студентов химфака Иваново-Вознесенского политехнического института. Впоследствии на базе политеха образовались основные ивановские вузы, в том числе Ивановский химико-технологический институт (ИХТИ).

В 1935 году П. В. Морыганову была присвоена учёная степень кандидата химических наук, а в 1937‑м Павла Васильевича назначили заведующим кафедрой химической технологии волокнистых веществ. В годы Великой Отечественной войны коллектив кафедры выполнял ответственные исследования для военной промышленности: были разработаны технологии изготовления взрывчатых веществ, рецептура пропитки огнеупорных тканей; новые способы изготовления заменителей мыла, а также перевязочных материалов из отходов прядильных фабрик. В 1950‑х он руководил исследованиями по кинетике и термодинамике процессов крашения, которые привели к созданию новых методов колорирования текстильных материалов.

Андрей Морыганов был в семье поздним ребёнком: когда ему исполнилось 16 лет, отец уже отмечал 70‑летие. Павел Васильевич умер, когда сын был студентом 2‑го курса химтеха. После учёбы Андрей Павлович работал в лаборатории химии неводных растворов АН СССР, которая со временем стала Институтом химии растворов РАН. А. П. Морыганов — доктор технических наук, профессор, академик Российской инженерной академии, заслуженный деятель науки РФ, дважды лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

Софья Павловна Морыганова — дочь учёного, окончила кафедру, которую возглавлял её отец, работала более четверти века преподавателем на кафедре химии Ивановской государственной текстильной академии.
По стопам деда и отца пошёл и Павел Морыганов, сын Андрея Павловича. Он работал вместе с отцом в лаборатории ИХР РАН, кандидат наук, автор научных статей, посвящённых бактерицидным свойствам льна.