существуют инновационные проекты модификации волокон и запросы промышленности.
Текст: Анна Семёнова, обозреватель.
Все инновации начинаются в лабораториях. Чтобы ткань или нетканый материал приобрели свойства, которых нет у исходных волокон, требуется многолетняя кропотливая работа учёных, о которых конечный потребитель, надевая непромокаемую ветровку или работая в спецодежде из негорючей ткани, даже не подозревает.
В СССР работы над модификацией свойств материалов велись весьма активно — деньги выделяло не только государство, но и предприятия, которые были обязаны отчислять определённые средства на НИОКР и предоставлять для испытаний свои производственные мощности. Сейчас с этим гораздо сложнее, но российские учёные по‑прежнему ведут разработки, подчас опережающие достижения мировой науки.
Одна из таких учёных — Наталия Пророкова, доктор технических наук, профессор, руководитель научно-исследовательского отдела «Химия и технология получения волокнистых и полимерных материалов с заданными функциональными свойствами модификацией целлюлозных и синтетических волокон, полисахаридов, растительного сырья» Института химии растворов имени Г. А. Крестова РАН (г. Иваново). Сфера научных интересов Наталии Петровны — поверхностное и объёмное модифицирование волокнистых материалов, применение фторполимеров. Н. П. Пророкова — член авторского коллектива, который в 2024 году был награждён премией правительства Российской Федерации за работу «Разработка инновационных технологических решений, обеспечивающих создание полифункциональных текстильных материалов и изделий из них».
— Про нанотехнологии было модно говорить лет 15 назад, а потом эта тема как‑то ушла из публичного пространства. В науке она продолжает развиваться?
— И продолжает развиваться, и развивалась задолго до того, как о ней начали говорить в прессе. Бурно развивающаяся супрамолекулярная химия — это ведь тот же наноуровень, просто название немного другое.
Наши исследования прочно связаны с волокнами, ведь их модификация, то есть регулирование свойств волокон возможно только на наноуровне. Так что приставка «нано» в наших разработках не дань моде, а констатация факта.
— Какие разработки института в сфере волокон наиболее интересны для рынка?
— Мы разработали покрытие для полипропиленовых текстильных нитей, которое состоит из политетрафторэтилена (фторопласта). На стадии формования нити из расплава можно наносить на её поверхность разбавленную суспензию фторопласта, потом нить ориентируется, вытягивается и получается полипропиленовая нить, покрытая тонким слоем фторопласта. В результате нить, созданная из дешёвого полипропилена, по свойствам близка к очень дорогой нити из фторопласта. Такая технология гораздо более экологична, чем классическая технология получения фторопластовых нитей.
У фторопластовых нитей довольно узкий рынок: их основной плюс — высокая хемостойкость, поэтому они используются в химической промышленности для изготовления различных втулок, вкладышей и т. д. Но с учётом более низкой стоимости нитей с фторопластовым покрытием вполне могут появиться новые ниши. Например, спецодежда для работников химических и других производств, где требуется высокая стойкость экипировки к кислотам и щелочам.
Из волокон с фторопластовым покрытием можно изготавливать вкладыши в трубопроводы, которые будут защищать металл от осадка и коррозии и увеличат срок эксплуатации труб. Это может быть подлинная революция в коммунальном хозяйстве!
Наконец, во фторопластовое покрытие можно внедрять металлосодержащие наночастицы, которые снимают электростатический заряд. Совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра химической физики РАН для композиционных нитей на основе полипропилена мы разработали наполнитель со специальным образом стабилизированными металлосодержащими наночастицами. С помощью введения в нить мизерных количеств наноразмерного наполнителя волокнам могут придаваться самые разнообразные свойства — от биоцидных до повышенной прочности. Однако, если наночастицы не стабилизировать, они образуют агрегаты, и нить не становится прочнее, а, наоборот, ослабляется. Обычно стабилизацию наночастиц проводят с использованием поверхностно-активных веществ. Мы пошли другим путём и стабилизировали наноразмерные частицы, вводя их в полиэтилен уже при синтезе. Это довольно сложный способ, но коллеги из ФИЦ химфизики работают над его упрощением.
Ещё одна интересная разработка: мы использовали в качестве наполнителя для полипропилена ультрадисперсный порошок политетрафторэтилена, полученный из отходов фторопласта. Он, во‑первых, улучшает сам процесс формования, во‑вторых, имеющаяся в порошке наноразмерная фракция увеличивает межфазное взаимодействие и в результате повышается прочность и растут технологические возможности переработки: в полтора раза дольше работает оборудование без промывки. Плюс растёт гидрофобность нетканых материалов, произведённых из волокон с политетрафторэтиленом.
Мы провели промышленные испытания, разработкой заинтересовались представители Института синтетических материалов из Твери. Они планируют адаптировать её под промышленное применение.
Временной разрыв между результатами исследований и появлением на рынке новых материалов в России непозволительно велик.
— Какие разработки применимы к тканям одёжной группы?
— У нас есть разработки способов модификации волокон, которые могут использоваться для создания тканей с определёнными свойствами, которые востребованы при создании и спецодежды, и спортивной одежды, например для гидрофобных (водоотталкивающих) синтетических тканей. Обычная полиэфирная костюмная ткань моментально впитывает воду. Мы нанесли на нить мономолекулярный слой ультрадисперсного политетрафторэтилена, разработанного Институтом химии Дальневосточного отделения РАН (Владивосток). Мономолекулярный слой обеспечивает хорошую адгезию. Обычно гидрофобизатор наносят толстым слоем, который плохо держится. Мы же реализовали способ нанесения именно мономолекулярного слоя, который повторяет все неровности подложки, с использованием сверхкритического диоксида углерода в качестве растворителя.
В мире ведутся серьёзные исследования по применению сверхкритического диоксида углерода. Я считаю, что сверхкритический диоксид углерода — будущее отделочного производства, поскольку он, будучи универсальным растворителем, позволяет организовать замкнутый цикл производства и не использовать для производственных процессов воду. В странах Юго-Восточной Азии уже есть производства, которые работают с использованием сверхкритического диоксида углерода. Когда дефицит пресной воды в мире станет более критическим, переход на использование этого соединения в текстильной промышленности, для которой необходимы большие объёмы воды, станет неизбежным.
Также мы использовали разработку Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии из Черноголовки — низкомолекулярный тетрафторэтилен, который они синтезируют из мономеров. Мы наносили его из органических растворителей на поверхность и с помощью термообработки распределяли по поверхности. У этих веществ хорошая плёнкообразующая способность, их применение обеспечивает достижение очень высоких углов смачивания и в отличие от всех используемых в промышленности препаратов имеют при таком нанесении очень низкое водопоглощение. Нанося таким образом эти теломеры тетрафторэтилена, можно обеспечить покрытие каждой ниточки. И получается, что ткань дышит, но нитки воду не впитывают.
— Насколько востребованы промышленностью ваши разработки?
— Сегодня специфика восприятия науки у большинства промышленников такова: нам бы немножко чем‑то посыпать и сразу получить что‑то волшебное. А лучше не сыпать, а чтобы само собой «волшебство» получалось. А если у вас такого нет, то мы купим у китайцев.
Конечно, есть компании, которые готовы сотрудничать с российскими научными институтами. Например, председатель совета директоров объединения «Спецтекстиль» С. В. Королёв готов предоставить нам возможность использовать оборудование и производственные площади его предприятий.
По инициативе компании «Термопол» в этом году была выпущена коллективная монография «Инновационные физико-химические способы модификации нетканых материалов», в которую вошли статьи ведущих учёных, занимающихся этими направлениями, а также представителей некоторых производственных компаний. Эта книга рассчитана на всех, кто работает с неткаными материалами, — и исследователей, и производителей, и потребителей. Такие издания необходимы, чтобы все заинтересованные стороны имели представление о том, что происходит в этой сфере — как в отечественной, так и в мировой науке. Я вижу, что производственникам зачастую не хватает информации. Например, после моего выступления на одном из мероприятий деловой программы на выставке «Интерткань. Весна 2025» было очень много вопросов относительно тех возможностей, которые предоставляют наши разработки.
— Чем интересовались представители промышленности?
— В частности, участников семинара по нетканке интересовало, как можно повысить температуру плавления полипропилена, чтобы материал был более термостойким. Также обсуждалось, как сделать полипропилен более морозостойким. Большой интерес проявили специалисты к вопросу снижения горючести нетканого материала. Все эти темы входят в сферу наших научных интересов.
К сожалению, временной разрыв между результатами исследований и появлением на рынке новых материалов у нас в стране непозволительно велик. Сказывается отсутствие промежуточной стадии между академической наукой и промышленностью, роль которой ранее играли отраслевые институты. И возникает такая ситуация: допустим, у нас разработан инновационный способ. Нам надо его испытать в промышленности. А промышленность работает с огромной загрузкой, они не могут себе позволить вывести из работы часть оборудования, чтобы предоставить нам возможность провести промышленные испытания. С другой стороны, для таких испытаний нужно довольно значительное количество веществ, которые мы вводим в волокно в качестве наполнителя, и сделать эти объёмы в лабораторных условиях мы не можем. Так что получается некий замкнутый круг, выйти из которого можно только в том случае, если конкретное предприятие согласится взять на себя все эти риски.
— Может ли государство способствовать выходу из этого замкнутого круга?
— Я думаю, что государство может предоставлять преференции тем предприятиям, которые занимаются внедрением инноваций. Например, налоговые льготы. Насколько я знаю, есть поощрения для тех предприятий, которые уделяют внимание науке, но, видимо, эти бонусы недостаточны. Так что пока мы с промышленниками существуем в некотором смысле в параллельных плоскостях.
